A fully implicit domain decomposition based ALE framework for three-dimensional fluid–structure interaction with application in blood flow computation

Wu, Yuqi; Cai, Xiao‐Chuan

doi:10.1016/j.jcp.2013.10.046

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“…We refer to [24,1,2,22,46,16,3,4,5,48,49] for details. In particular, when stable mixed finite element pairs are used, we can develop robust block preconditioners based on the well-posedness shown in Theorem 1.…”

Section: Algorithm 1 Ale Methods For Fsi Involving An Elastic Rotormentioning

confidence: 99%

Modeling and simulations for fluid and rotating structure interactions

Yang

Sun

Wang

et al. 2016

Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering

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In this paper, we study a dynamic fluid-structure interaction (FSI) model for an elastic structure that is immersed and spinning in the fluid. We develop a linear constitutive model to describe the motion of a rotational elastic structure which is suitable for the application of arbitrary LagrangianEulerian (ALE) method in FSI simulation. Additionally, a novel ALE mapping method is designed to generate the moving fluid mesh while the deformable structure spins in a non-axisymmetric fluid channel. The structure velocity is adopted as the principle unknown to form a monolithic saddle-point system together with fluid velocity and pressure. We discretize the nonlinear saddle-point system with mixed finite element method and Newton's linearization, and prove that the derived saddle-point problem is well-posed. The developed methodology is applied to a self-defined elastic structure and a realistic hydroturbine under a prescribed angular velocity. Both illustrate the satisfactory numerical results of an elastic structure that is deforming and rotating while interacting with the fluid. The numerical validation is also conducted to demonstrate the modeling consistency.

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Section: Algorithm 1 Ale Methods For Fsi Involving An Elastic Rotormentioning

confidence: 99%

Modeling and simulations for fluid and rotating structure interactions

Yang

Sun

Wang

et al. 2016

Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering

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“…donde, la deformaciónû f , del dominioΩ f , satisface la ecuación armónica ( [1], [9], [15], [19], [21], [22], [23])…”

Section: Definamos Una Transformaciónâunclassified

“…La gran mayoría de trabajos han abarcado problemas referentes a la hemodinámica ( [1], [8], [19] [22], [23], [24], [25]), y a la dinámica del fluido en el sistema respiratorio humano ( [4], [5]). Los problemas de interacción fluido-estructura, se originan por el acoplamiento de las ecuaciones que modelan la dinámica del fluido, junto con las del movimiento y deformación de la estructura; así como también, de ciertas condiciones impuestas sobre la zona de contacto del fluido con la estructura, a la cual se le llama interfaz.…”

Section: Introductionunclassified

Arbitrary Lagrangian - Eulerian formulation of the equations system which modeling the interaction of airflow with the pulmonary alveolus

Vallejos¹,

Rubio²,

Rodriguez³

et al. 2017

Sel.mat

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In this article, we formulate a physiological process through a two-dimensional fluid-structure interaction problem between the airflow and the pulmonary alveolus in the Eulerian-Lagrangian Arbitrary (ALE) frame. This problem arises by coupling the equations of the fluid and the structure, described by the Navier-Stokes equations of evolution for incompressible flows, and an equilibrium equation, respectively.Keywords. Fluid-Estructure interaction, airflow, pulmonary alveolus, Arbitrary Lagrangian-Eulerian (ALE) framework , Navier-Stokes equations, equilibrium equation. Introducción.En la última década, los problemas de interacción fluido-estructura han logrado gran interés en el campo de la Fisiología Humana; ya que estos modelan de forma casi realista el funcionamiento de los órganos y tejidos del ser humano. La gran mayoría de trabajos han abarcado problemas referentes a la hemodinámica ( Los problemas de interacción fluido-estructura, se originan por el acoplamiento de las ecuaciones que modelan la dinámica del fluido, junto con las del movimiento y deformación de la estructura; así como también, de ciertas condiciones impuestas sobre la zona de contacto del fluido con la estructura, a la cual se le llama interfaz. Tradicionalmente, existen dos sistemas de coordenadas que se utilizan para estudiar la dinámica del fluido y la mecánica de sólidos, a saber: las coordenadas Eulerianas, centradas en el espacio; y las Lagrangianas, centradas en la partícula. El marco Lagrangiano, es apropiado para materiales, cuyas deformaciones son pequeñas, como por ejemplo los sólidos, y no para cuerpos con grandes deformaciones como son los fluidos. Para estos el marco Euleriano es el indicado. Desde el punto de vista de los métodos numéricos, el marco Euleriano se caracteriza porque mientras el cuerpo está en movimiento, la malla permanece fija, por lo que no aparecen deformaciones de la malla; mientras que en el marco Lagrangiano, la malla se mueve junto a las partículas, quedando deformada también la malla.

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“…To discretize (1), we employ a P 1 P 1 GLS finite element method for the spatial domain, and an implicit first-order backward Euler scheme for the temporal domain (Wu and Cai, 2014). The GLS finite element takes the following form (Franca and Frey, 1992)…”

Section: Blood Flow Model Discretization and Solution Algorithmmentioning

confidence: 99%