The emergence and understanding of new design paradigms that exploit flow induced mechanical instabilities for propulsion or energy harvesting demands robust and accurate flow structure interaction numerical models. In this context, we develop a novel algorithm that combines a Vortex Particle-Mesh (VPM) method and a Multi-Body System (MBS) solver for the simulation of passive and actuated structures in fluids. The hydrodynamic forces and torques are recovered through an innovative approach which crucially complements and extends the projection and penalization approach of Gazzola et al. The resulting method avoids time consuming computation of the stresses at the wall to recover the force distribution on the surface of complex deforming shapes. This feature distinguishes the proposed approach from other VPM formulations. The methodology was verified against a number of benchmark results ranging from the flow past an elastically mounted cylinder to a passive three segmented structure in the wake of a cylinder. We then showcase the capabilities of this method through the study of an energy harvesting structure were the stocking process is modeled by the use of damping elements.


翻译:利用流动引发的推进或能源采集机械不稳定性的新设计模式的出现和理解要求有稳健和准确的流程结构互动数字模型。在这方面,我们开发了一种新型算法,将Vortex Particle-Mesh(VPMM)方法和模拟液体中被动和活化结构的多管系统(MBS)求解器结合起来,通过创新方法恢复了流体动力和托盘,这种创新方法对加佐拉等人的预测和惩罚方法起到了关键的补充和扩展作用。由此产生的方法避免了墙上压力的耗时计算,以恢复复杂变形形状表面的力分布。这一特征将拟议方法与其他VPMM的配方区分开来。该方法根据从流过一个电动气瓶到气瓶后一个被动的三部分结构的一系列基准结果进行了核查。然后,通过对能源采集结构的研究,我们通过能源采集结构的研究展示了这一方法的能力,因为储量过程是用压成型的模型。

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