Ändra sökning
RefereraExporteraLänk till posten
Permanent länk

Direktlänk
Referera
Referensformat
  • apa
  • 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
FEniCS-HPC: Coupled Multiphysics in Computational Fluid Dynamics
KTH, Skolan för datavetenskap och kommunikation (CSC). Basque Center for Applied Mathematics (BCAM), Bilbao, Spain.ORCID-id: 0000-0003-4256-0463
KTH, Skolan för datavetenskap och kommunikation (CSC), Beräkningsvetenskap och beräkningsteknik (CST). Basque Center for Applied Mathematics (BCAM), Bilbao, Spain.ORCID-id: 0000-0002-1695-8809
KTH, Skolan för datavetenskap och kommunikation (CSC), Beräkningsvetenskap och beräkningsteknik (CST).
KTH, Skolan för datavetenskap och kommunikation (CSC), Beräkningsvetenskap och beräkningsteknik (CST).
Visa övriga samt affilieringar
2017 (Engelska)Ingår i: High-Performance Scientific Computing: Jülich Aachen Research Alliance (JARA) High-Performance Computing Symposium / [ed] Edoardo Di Napoli, Marc-André Hermanns, Hristo Iliev, Andreas Lintermann, Alexander Peyser, Springer, 2017, s. 58-69Konferensbidrag, Publicerat paper (Refereegranskat)
Abstract [en]

We present a framework for coupled multiphysics in computational fluid dynamics, targeting massively parallel systems. Our strategy is based on general problem formulations in the form of partial differential equations and the finite element method, which open for automation, and optimization of a set of fundamental algorithms. We describe these algorithms, including finite element matrix assembly, adaptive mesh refinement and mesh smoothing; and multiphysics coupling methodologies such as unified continuum fluid-structure interaction (FSI), and aeroacoustics by coupled acoustic analogies. The framework is implemented as FEniCS open source software components, optimized for massively parallel computing. Examples of applications are presented, including simulation of aeroacoustic noise generated by an airplane landing gear, simulation of the blood flow in the human heart, and simulation of the human voice organ.

Ort, förlag, år, upplaga, sidor
Springer, 2017. s. 58-69
Serie
Lecture Notes in Computer Science, ISSN 0302-9743 ; 10164
Nyckelord [en]
FEniCS, Unicorn, Eunison, High-performance computing, Multiphysics, Computational fluid dynamics, Adaptive finite element method
Nationell ämneskategori
Beräkningsmatematik Datavetenskap (datalogi)
Identifikatorer
URN: urn:nbn:se:kth:diva-202694DOI: 10.1007/978-3-319-53862-4_6Scopus ID: 2-s2.0-85014945510ISBN: 978-3-319-53861-7 (tryckt)ISBN: 978-3-319-53862-4 (digital)OAI: oai:DiVA.org:kth-202694DiVA, id: diva2:1078151
Konferens
Jülich Aachen Research Alliance (JARA) High-Performance Computing Symposium
Anmärkning

QC 20170314

Tillgänglig från: 2017-03-02 Skapad: 2017-03-02 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

Sök vidare i DiVA

Av författaren/redaktören
Hoffman, JohanJansson, JohanDegirmenci, Niyazi CemSpühler, Jeannette HiromiVilela de Abreu, RodrigoJansson, Niclas
Av organisationen
Skolan för datavetenskap och kommunikation (CSC)Beräkningsvetenskap och beräkningsteknik (CST)
BeräkningsmatematikDatavetenskap (datalogi)

Sök vidare utanför DiVA

GoogleGoogle Scholar

doi
isbn
urn-nbn

Altmetricpoäng

doi
isbn
urn-nbn
Totalt: 1359 träffar
RefereraExporteraLänk till posten
Permanent länk

Direktlänk
Referera
Referensformat
  • apa
  • 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