Vývoj nových typů okrajových podmínek pro interakci těles s tekutinami a jejich implementace do komerčních výpočtových systémů

Abstract

V této práci je popsán nový přístup k výpočtovému modelování dynamických vlastností elastických těles nacházejících se v nestlačitelné viskózní neproudící tekutině. Výpočet je založen na určení konstantních přídavných účinků (přídavná hmotnost a přídavné tlumení), které jsou vloženy do modelu tělesa a nahrazují působení tekutiny. Je při tom využito běžných komerčních výpočtových programů. Jeho podstatou je stanovení dvou tlakových polí v tekutině. Jedno pro případ pohybu tělesa jednotkovým zrychlením a druhé pro pohyb jednotkovou rychlostí. Ze silového působení těchto polí na těleso jsou následně určeny přídavné účinky. V praxi se ovšem ukázalo, že pro určování přídavného tlumení se bude nutné odchýlit od předpokladů lineárního proudění a použít model nelineární (Navier-Stokesova rovnice ve formě ALE). Pak je vypočtené přídavné tlumení platné pouze pro případ kmitání s předem zvolenou amplitudou.

New approach for computational modeling of the dynamic behavior of elastic body immersed in incompressible viscous stagnant fluid is described in this work. It is based on determination of added effects (added mass and added damping). This effects are inserted into computational model and it replace influence of the fluid. Commonly used commercial computational software may be used. Approach is based on assumption appropriate for the linear flow. Two pressure field are determined. One for movement of the unite acceleration of the fluid boundary and the second for unite velocity. Nonlinear model (Navier-Stokes equation in ALE form) had to be used for determination of the added damping, hence results are valid only for pre-selected amplitude of vibration.