por Soumya SS

Simular la interacción de un mecanismo multicuerpo con un fluido circundante es, a menudo, una interesante pero desafiante tarea para muchos ingenieros de diseño. El programa COMSOL® proporciona una solución fácil para este problema con el acoplamiento multifísico de Interacción fluido-estructura, Par, disponible en la versión 5.4.

En este artículo del blog de COMSOL, Soumya nos muestra en detalle el acoplamiento de Interacción fluido-estructura, Par, a través de un interesante ejemplo.

Cualquier problema multifísico donde un sólido y un fluido se acoplan para influenciar en el comportamiento de cada uno cae bajo la clase de interacción fluido-estructura (FSI). Generalmente, cuando un objeto sólido se sitúa en la trayectoria de un fluido, el fluido aplica presión y fuerzas viscosasen los contronos de la estructura, lo que lleva a su deformación. La estructura deformada, a su vez, actúa como un límite de pared móvil para el fluido y cambia el campo de flujo. Dependiendo del tipo de interacción, puede ser unidireccional (un acoplamiento unidireccional) o bidireccional (un acoplamiento bidireccional). El objetivo principal del análisis FSI es el cálculo de la tensión y la tensión en la estructura, así como el campo de velocidad y presión del flujo de fluido.

Si bien la mayoría de los métodos convencionales, analíticos o numéricos para resolver problemas de FSI requieren esfuerzos intensos, el software COMSOL Multiphysics® simplifica el trabajo con su capacidad inherente de acoplar fácilmente diferentes interfaces físicas. Para modelar problemas de FSI, COMSOL Multiphysics proporciona un conjunto de interfaces multifísicas predefinidas que pueden acoplar diferentes interfaces de mecánica estructural (como Mecánica de sólidos, Dinámica multicuerpo, Placa y Membrana) con diferentes interfaces de flujo de fluidos (ya sea de flujo monofásico o multifásico).

Además de la mecánica estructural respectiva y las interfaces de flujo de fluidos, cada una de estas interfaces FSI predefinidas también contiene un acoplamiento multifísico. El problema del flujo de fluido se define en una malla móvil, llamada marco espacial, mientras que el problema de la mecánica sólida se define en el marco del material. Hay un conjunto adicional de ecuaciones que realiza un seguimiento de la malla móvil utilizando la deformación de la estructura sólida como condiciones de contorno. Este método se denomina formulación Lagrangiana-Euleriana Arbitraria. El nodo de acoplamiento multifísico proporciona el acoplamiento entre el fluido y la estructura sólida al tener en cuenta la malla móvil y la deformación del material, así como para transferir las fuerzas del fluido a la estructura.

Lea la entrada del blog completa aquí, donde Soumya describe al detalle una simulación de FSI de un mecanismo sumergido en un fluido.

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