Topology optimization for stationary fluid–structure interaction problems with turbulent flow via sequential integer linear programming and smooth explicit boundaries

数学优化 整数规划 流量(数学) 拓扑(电路) 湍流 拓扑优化 线性规划 数学 流体力学 计算机科学 应用数学 物理 机械 几何学 组合数学 有限元法 热力学
作者
Lucas Oliveira Siqueira,Rômulo Luz Cortez,Raghavendra Sivapuram,Shahin Ranjbarzadeh,Rafael dos Santos Gioria,Emílio Carlos Nelli Silva,Renato Picelli
出处
期刊:Advances in Engineering Software [Elsevier BV]
卷期号:190: 103599-103599
标识
DOI:10.1016/j.advengsoft.2024.103599
摘要

Topology optimization methods face serious challenges when applied to structural design with fluid–structure interaction (FSI) loads, especially for high Reynolds fluid flow, i.e., considering turbulence. In this problem, the information at the fluid–structure interface is crucial for the modeling and convergence of the turbulent fluid flow analysis. This paper devises a new explicit boundary method that generates two- and three-dimensional smooth surfaces to be used in topology optimization with binary {0,1} design variables. A phase-field function is obtained after nodal spatial filtering of the design variables. The 0.5 isoline defines a smooth surface to construct the topology. The FSI problem can then be modeled with accurate physics and explicitly defined regions. The Finite Element Method is used to solve the fluid and structural domains. This is the first work to consider a turbulent flow in the fluid–structure topology optimization framework. The fluid flow is solved considering the k−ɛ turbulence model including standard wall functions at the fluid and fluid–structure boundaries. The structure is considered to be linearly elastic. Semi-automatic differentiation is employed to compute sensitivities and the optimization problem is solved via sequential integer linear programming. Results show that the proposed methodology is able to provide structural designs with smooth boundaries considering loads from low and high Reynolds flow.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
更新
PDF的下载单位、IP信息已删除 (2025-6-4)

科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
Nayvue发布了新的文献求助10
4秒前
未来的幻想完成签到,获得积分10
6秒前
Kvolu29完成签到,获得积分10
7秒前
长理物电强完成签到,获得积分10
8秒前
若安在完成签到,获得积分10
9秒前
完美世界应助潘特采纳,获得10
10秒前
拼搏问薇完成签到 ,获得积分10
10秒前
单薄乐珍完成签到 ,获得积分0
13秒前
张静枝完成签到 ,获得积分10
13秒前
六步郎完成签到,获得积分10
13秒前
啊怙纲完成签到 ,获得积分10
15秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
17秒前
scott_zip完成签到 ,获得积分10
18秒前
gxl完成签到,获得积分0
22秒前
xxx完成签到 ,获得积分10
25秒前
25秒前
努力生活的小柴完成签到,获得积分10
27秒前
29秒前
tangyong完成签到,获得积分10
31秒前
长安发布了新的文献求助10
31秒前
SucceedIn完成签到,获得积分10
32秒前
33秒前
36秒前
海洋岩土12138完成签到 ,获得积分10
37秒前
lzz完成签到 ,获得积分10
37秒前
冬雪完成签到,获得积分10
41秒前
woommoow完成签到,获得积分10
41秒前
aaatan完成签到 ,获得积分10
41秒前
lynn完成签到,获得积分10
42秒前
ABC发布了新的文献求助10
42秒前
回忆完成签到,获得积分10
43秒前
溜了溜了完成签到,获得积分10
46秒前
萧水白完成签到,获得积分10
48秒前
马桶盖盖子完成签到 ,获得积分10
48秒前
漆漆漆漆漆完成签到,获得积分10
50秒前
xzy998应助科研通管家采纳,获得10
50秒前
斯文败类应助科研通管家采纳,获得10
50秒前
天天快乐应助科研通管家采纳,获得10
50秒前
GB发布了新的文献求助30
50秒前
夜曦完成签到 ,获得积分0
52秒前
高分求助中
【提示信息,请勿应助】关于scihub 10000
Les Mantodea de Guyane: Insecta, Polyneoptera [The Mantids of French Guiana] 3000
徐淮辽南地区新元古代叠层石及生物地层 3000
The Mother of All Tableaux: Order, Equivalence, and Geometry in the Large-scale Structure of Optimality Theory 3000
Handbook of Industrial Diamonds.Vol2 1100
Global Eyelash Assessment scale (GEA) 1000
Picture Books with Same-sex Parented Families: Unintentional Censorship 550
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 工程类 有机化学 生物化学 物理 内科学 纳米技术 计算机科学 化学工程 复合材料 遗传学 基因 物理化学 催化作用 冶金 细胞生物学 免疫学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 4038184
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 3575908
关于积分的说明 11373872
捐赠科研通 3305715
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1819255
邀请新用户注册赠送积分活动 892662
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 815022