Numerical calculations for fluid-structure interaction

U ovom radu prikazan je ukratko numerički pristup međudjelovanja fluida i konstrukcije. Fundamentalne razlike njihovih matematičkih modela podrazumijevaju razvijanje odvojenog modula interakcije čija je funkcija povezivanje opterećenja uzrokovanog strujanjem fluida i naprezanja u konstrukciji. Ovaj rad naglasak će staviti na dvije osnovne vrste međudjelovanja: kvazi-statičku (jednosmjernu) i dinamičku (dvosmjernu). Kvazi-statički pristup povezuje isključivo polje tlaka tj. opterećenje s modelom konstrukcije, dok dinamički pristup uzima u obzir pomak konstrukcije unutar domene fluida i samu inerciju konstrukcije. Numerički model fluida temelji se na Računalnoj Dinamici Fluida (RDF) i diskretizaciji domene metodom konačnih volumena, a programski paket korišten pri proračunu je OpenFOAM, programski kod otvorenog tipa (eng. open-source). Za model konstrukcije je korištena dobro poznata Metoda Konačnih Elemenata (MKE) koristeći programski paket NASTRAN. Poveznica između dva modela razvijena je koristeći programski jezik C++.In this work, a numerical fluid-structure interaction model is briefly presented. Fundamental differences between their mathematical models require the development of a separate interface whose function is to connect the loads applied by the fluid flow and the stresses exhibited by the structure. This paper is focused on two main types of interactions: quasi-static (one-way) and dynamic (two-way). The quasi-static approach links the fluid pressure field, i.e. loading with the structural model, while the dynamic approach includes both the structural motions inside the fluid domain and the structural inertia. The numerical fluid model is based on the Computational Fluid Dynamics (CFD) with finite volume discretization, and the software used for the study is the open-source framework OpenFOAM. For the structural model, a wellknown finite element method is employed using the solver NASTRAN. The interface between the two programs is developed using the programming language C++