颗粒流体建模的FEM-DEM耦合方法

本文提出了一种计算方法，用于解决涉及充满固体颗粒的流动流体介质的问题。这个想法是基于作者先前关于流体-结构相互作用和粒子动力学的工作。通过欧拉有限元方法处理流体问题，所得的非线性方程组通过Newmark时间积分方案中的Newton-Raphson程序迭代求解。反过来，通过拉格朗日离散元素方法处理颗粒问题，其中完全允许并解决了颗粒对颗粒和颗粒对壁 (刚性表面) 的接触。流体对颗粒运动的影响通过力和力矩来表示，这些力和力矩是根据围绕颗粒的流体的解计算得出的，并以耦合的迭代方式施加在颗粒上。相反，通过在流体与颗粒的相应界面处施加一致的边界条件来考虑颗粒对流体的影响。这是通过浸入式边界技术实现的。在时间行进的求解过程中开发了隐式，交错的耦合FEM-DEM方案。提供了数值模拟的示例，以说明所提出方法的适用性和潜力