Ändra sökning
RefereraExporteraLänk till posten
Permanent länk

Direktlänk
Referera
Referensformat
  • apa
  • harvard1
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Annat format
Fler format
Språk
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Annat språk
Fler språk
Utmatningsformat
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
Framework for adaptive fluid-structure interaction with industrial applications
KTH, Skolan för datavetenskap och kommunikation (CSC), High Performance Computing and Visualization (HPCViz). Basque Center for Applied Mathematics (BCAM), Bizkaia Basque-Country, Spain .ORCID-id: 0000-0002-1695-8809
KTH, Skolan för datavetenskap och kommunikation (CSC), High Performance Computing and Visualization (HPCViz).
KTH, Skolan för datavetenskap och kommunikation (CSC), High Performance Computing and Visualization (HPCViz).ORCID-id: 0000-0003-4256-0463
2013 (Engelska)Ingår i: International Journal of Materials Engineering Innovation, ISSN 1757-2754, Vol. 4, nr 2, s. 166-186Artikel i tidskrift (Refereegranskat) Published
Abstract [en]

We present developments in the Unicorn-HPC framework for unified continuum mechanics, enabling adaptive finite element computation of fluid-structure interaction, and an overview of the larger FEniCS-HPC framework for automated solution of partial diffential equations of which Unicorn-HPC is a part. We formulate the basic model and finite element discretisation method and adaptive algorithms. We test the framework on a 2D model problem consisting of a flexible beam in channel flow, and to illustrate the capabilities of the computational framework, we show two application examples from industry and medicine. We simulate a flexible mixer plate in turbulent flow in an exhaust system where the target output is aeroacoustic quantities. The second example is a self-oscillating vocal fold configuration, where the ultimate goal is to predict how the voice is affected by physiological changes from aerodynamics. Here we give the displacement signal of a point on the folds.

Ort, förlag, år, upplaga, sidor
2013. Vol. 4, nr 2, s. 166-186
Nyckelord [en]
Adaptive mesh refinement, Fluid structure interaction, High performance computing
Nationell ämneskategori
Beräkningsmatematik
Identifikatorer
URN: urn:nbn:se:kth:diva-134185DOI: 10.1504/IJMATEI.2013.054394Scopus ID: 2-s2.0-84879009510OAI: oai:DiVA.org:kth-134185DiVA, id: diva2:665099
Anmärkning

QC 20131119

Tillgänglig från: 2013-11-19 Skapad: 2013-11-19 Senast uppdaterad: 2018-05-08Bibliografiskt granskad
Ingår i avhandling
1. Adaptive Finite Element Methods for Fluid Structure Interaction Problems with Applications to Human Phonation
Öppna denna publikation i ny flik eller fönster >>Adaptive Finite Element Methods for Fluid Structure Interaction Problems with Applications to Human Phonation
2018 (Engelska)Doktorsavhandling, sammanläggning (Övrigt vetenskapligt)
Abstract [en]

This work presents a unified framework for numerical solution of Fluid Structure Interaction (FSI) and acoustics problems with focus on human phonation. The Finite Element Method is employed for numerical investigation of partial differential equations that model conservation of momentum and mass. Since the resulting system of equations is very large, an efficient open source high performance implementation is constructed and provided. In order to gain accuracy for the numerical solutions, an adaptive mesh refinement strategy is employed which reduces the computational cost in comparison to a uniform refinement. Adaptive refinement of the mesh relies on computable error indicators which appear as a combination of a computable residual and the solution of a so-called dual problem acting as weights on computed residuals. The first main achievement of this thesis is to apply this strategy to numerical simulations of a benchmark problem for FSI. This FSI model is further extended for contact handling and applied to a realistic vocal folds geometry where the glottic wave formation was captured in the numerical simulations. This is the second achievement in the presented work. The FSI model is further coupled to an acoustics model through an acoustic analogy, for vocal folds with flow induced oscillations for a domain constructed to create the vowel /i/. The comparisons of the obtained pressure signal at specified points with respect to results from literature for the same vowel is reported, which is the final main result presented.

Abstract [sv]

Detta arbete presenterar en enhetlig ram för numerisk lösning av fluid-strukturinteraktion (FSI) och akustikproblem med fokus på det mänskligatalet. En finita elementmetod används för numerisk lösning av de partiella differentialekvationer som beskriver konserveringslagar för moment och massa.Eftersom det resulterande systemet av ekvationer är mycket stort, konstruerasen öppen källkod med hög prestanda. För att få hög noggrannhet i de numeriska lösningarna används en adaptiv nätförfiningsstrategi vilken minskar beräkningskostnaden jämfört med en uniform förfining.Adaptiv förfining av nätet bygger på beräknade felindikatorer som bygger på en kombination av en beräkningsbar residual och lösningen av ett såkallat dualt problem. Den första huvudresultatet av denna avhandling är attutveckla en och validera denna strategi för en FSI-modell i ett benchmarkproblem.Denna FSI-modell utvidgas vidare för att hantera kontaktmekanik, ochanvänds sedan för en realistisk modell av stämbandsstrukturerna där denglottiska vågformationen fångas i de numeriska simuleringarna. Detta är detandra huvudresultatet i det presenterade arbetet.FSI-modellen kopplas också till en akustikmodell genom en akustisk analogi,för modell konstruerad för att skapa vokalen / i /. Den erhållna trycksignaleni ett antal punkter jämförs med resultat från litteraturen, vilket är det slutligahuvudresultatet som presenteras.

Ort, förlag, år, upplaga, sidor
Stockholm, Sweden: KTH Royal Institute of Technology, 2018. s. 48
Serie
TRITA-EECS-AVL ; 2018:38
Nyckelord
Fluid Structure Interaction, Finite Element Method, Contact Modeling, Acoustic Coupling, High Performance Computing
Nationell ämneskategori
Beräkningsmatematik
Forskningsämne
Tillämpad matematik och beräkningsmatematik
Identifikatorer
urn:nbn:se:kth:diva-227252 (URN)978-91-7729-764-2 (ISBN)
Disputation
2018-05-23, F3, Sing-Sing, floor 2, KTH Kungliga Tekniska högskolan, Lindstedtsvägen 26, Stockholm, Stockholm, 10:30 (Engelska)
Opponent
Handledare
Forskningsfinansiär
EU, FP7, Sjunde ramprogrammet, 308874Stiftelsen för strategisk forskning (SSF)VetenskapsrådetEU, Europeiska forskningsrådet
Anmärkning

QC 20180509

Tillgänglig från: 2018-05-09 Skapad: 2018-05-08 Senast uppdaterad: 2018-05-09Bibliografiskt granskad

Open Access i DiVA

Fulltext saknas i DiVA

Övriga länkar

Förlagets fulltextScopus

Personposter BETA

Hoffman, Johan

Sök vidare i DiVA

Av författaren/redaktören
Jansson, JohanDegirmenci, Niyazi CemHoffman, Johan
Av organisationen
High Performance Computing and Visualization (HPCViz)
Beräkningsmatematik

Sök vidare utanför DiVA

GoogleGoogle Scholar

doi
urn-nbn

Altmetricpoäng

doi
urn-nbn
Totalt: 347 träffar
RefereraExporteraLänk till posten
Permanent länk

Direktlänk
Referera
Referensformat
  • apa
  • harvard1
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Annat format
Fler format
Språk
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Annat språk
Fler språk
Utmatningsformat
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf