Partitionierte Lösungsansätze in der Strukturdynamik und der Fluid-Struktur-Interaktion

Abstract

In der vorliegenden Arbeit werden Ansätze zur partitionierten Lösung gekoppelter, dynamischer Systeme untersucht, und zwar vor allem im Hinblick auf die Eignung für die geometrisch nichtlineare Strukturdynamik und für die transiente Interaktion von instationären, inkompressiblen Strömungen mit flexiblen Strukturen bei grossen Strukturdeformationen. Dazu werden zunächst die in unterschiedlichen Disziplinen entwickelten Formulierungen in einem terminologisch möglichst einheitlichen Rahmen zusammengestellt, und im Sinne einer klassifizierenden Übersicht gegliedert. Es wird hierbei nach der Art der räumlichen Partitionierung und der in den Teilfeldern eingesetzten Zeitintegrationsverfahren sowie nach der Kopplungsstrategie unterschieden, da diese Kriterien von fundamentaler Bedeutung für Konstruktion und numerische Eigenschaften der einzelnen partitionierten Lösungsmethoden sind. The present report studies methods for the partitioned solution of coupled dynamical systems, particularly with regard to geometrically nonlinear structural dynamics and the transient interaction of instationary, incompressible flows with flexible structures featuring large deformations. Formulations developed in different scientific disciplines are compiled within a unified framework and classifying survey. They are differentiated according to the type of spacial partitioning, the time integration methods used in the subsystems, and the coupling strategy, as these criteria are of fundamental relevance for construction and numerical properties of the specific partitioned schemes.