Numeričko modeliranje interakcije između viskoplastičnog fluida i viskoelastičnog čvrstog tijela

Apstrakt

Ovaj rad predstavlja primjenu i razvoj metode konačnih volumena za rješavanje problema interakcije između viskoplastičnog fluida i viskoelastičnog čvrstog tijela. Osnovne jednačine bilansa mase i količine kretanja u integralnom obliku sa odgovarajućim konstitutivnim relacijama su diskretizovane i riješene. Viskoplastični fluid je predstavljen kao Cassonov fluid, dok je viskoelastično čvrsto tijelo opisano konvolucijskim integralom. Jednačina količine kretanja za viskoelastično čvrsto tijelo napisana je u inkrementalnom obliku. Metoda se zasniva na transformaciji sistema nelinearnih jednačina u integralnom obliku u sistem linearnih algebarskih jednačina, diskretizacijom vremena, prostora i jednačina. Ista numerička metoda se primjenjuje na interakciju fluid-čvrsto. Povezivanje na interfejsu između domena vrši se posebnim postupkom interpolacije. Kao primjer interakcije viskoplastičnog fluida i viskoelastičnog čvrstog tijela, izvršena je analiza protoka krvi kroz arteriju i cijev sa djelimičnim začepljenjem. Analizirani primjeri pokazuju da se ova metoda može uspješno koristiti za analizu viskoplastičnog strujanja i viskoelastične deformacije, kao i za interakciju ova dva materijala u različitim geometrijskim uslovima.