Numerische und experimentelle Untersuchung der Fluid-Struktur-Wechselwirkung für turbulente dreidimensionale Strömungen - Prinzipkonfiguration FLUSTRUC

• Applicant: Professor Dr.-Ing. Michael Breuer
• Subject Area: Fluid Mechanics
• Term: from 2003 to 2010
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 5469913

• Final Report Year: 2010

Final Report Abstract

Ziel dieses Projektes war es, das Prinzipexperiment FLUSTRUC zur Fluid-Struktur-Wechselwirkung aufzubauen und unter klar definierten Randbedingungen umfangreich im Wasserkanal mittels optischer Messverfahren zu vermessen. Die Ergebnisse wurden einerseits zur Validierung der im numerischen Teil dieses Projektes durchgeführten Entwicklungsarbeiten eingesetzt und andererseits den übrigen Partnern der Forschergruppe zur Verifikation ihrer Modellierungsansätze und Simulationstechniken zur Verfügung gestellt. Die Modellkonfiguration bestand aus dünnwandigen Strukturen, die durch die Strömung zu periodischen Schwingungen angeregt wurde. Sowohl laminare als auch turbulente Fälle wurden vermessen und analysiert. Im numerischen Teil des Projekts stand die Entwicklung einer für wirbelauflösende Simulationsverfahren (Large-Eddy-Simulation) geeigneten FSI-Kopplungsstrategie im Mittelpunkt. Dazu wurde ein neues Kopplungsschema entwickelt, das einerseits eine starke Kopplung zwischen der Strömung und der Struktur garantiert, andererseits aber den für wirbelauflösende Verfahren typischen expliziten Charakter des Lösungsverfahrens beibehält. Das neue Kopplungsverfahren wurde umfangreich validiert und für verschiedenste Testfälle erfolgreich eingesetzt.

Publications

• Experimental Study on a Fluid{Structure Interaction Reference Test Case, In: Bungartz, H.-J., Schafer, M. (eds.) Fluid-Structure Interaction, Lecture Notes in Computational Science and Engineering Volume 53. 2006, pp 356-370, Springer, Heidelberg
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• Reference Test Cases for Fluid - Structure Interaction Studies. Proceedings of the Int. Workshop on Fluid - Structure Interaction: Theory, Numerics and Applications, Herrsching am Ammersee (Munich), Germany, Sept. 29 - Oct. 1, 2008, pp. 131-146, eds. Hartmann et al., ISBN 978-3-89958-666-4, Kassel Univ. Press, Kassel, (2009).
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  Gomes, J., Munsch, M., Breuer, M., Lienhart, H.
  
• LES Meets FSI: Important and Modeling Aspects, Proceedings of the Seventh Int. ERCOFTAC Workshop on DNS and LES: DLES-7, Trieste, Italy, Sept. 8-10, 2008, ERCOFTAC Series, vol. 13.2010, pp. 245-251, Direct and Large{Eddy Simulation VII, eds. A. Vincenzo, B.J. Geurts, J. Frohlich, ISBN 978-90-481-3651-3, Springer, Science+Business Media B.V., (2010).
  Breuer, M., Munsch, M.
  
• Numerical Simulation of Fluid{Structure Interaction Using Eddy-Resolving Schemes, In: Bungartz et al. (eds.), Fluid-Structure Interaction II: Modelling, Simulation, Optimization. Lecture Notes Comput. Sci. & Eng., LNCSE, 73, pp. 221-253, ISBN 978-3-642-14205-5, Springer, Heidelberg, 2010.
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  Gomes, J.P., Lienhart, H.
  
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  Gomes, J.P., Yigit, S., Lienhart, H., Schafer, M.
  
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  Breuer, M., De Nayer, G., Munsch, M.
  
• Fluid-Structure Interaction in Turbulent Flows and the Influence of LES Subgrid-Scale Models. CD-ROM Proc. of the 6th European Congress on Computational Methods in Applied Sciences and Engineering (ECCOMAS 2012), Sept. 10-14, 2012, Vienna, Austria, Eds.: Eberhardsteiner, J.; Bohm, H.J.; Rammerstorfer, F.G., Publisher: Vienna Univ. of Techn., Austria, ISBN 978-3-9502481-9-7, 2012, pp. 3944-3963.
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• Fluid-Structure Interaction Using a Partitioned Coupled Predictor-Corrector Scheme for the Application of Large-Eddy Simulation, Journal of Fluids and Structures, Vol. 29. 2012, pp. 107–130.
  Breuer, M., De Nayer, G., Munsch, M., Gallinger, T., Wuchner, R.
  
• Fluid-Structure Interaction-Induced Oscillation of Flexible Structures in Laminar and Turbulent Flows, Journal of Fluid Mechanics, vol. 715. 2013, pp. 537-572.
  Gomes, J.P. Lienhart, H.