Autore/i CACCIA, CLAUDIO GIOVANNI
Relatore MASARATI, PIERANGELO
Correlatore/i MORANDINI, MARCO
Scuola / Dip. ING - Scuola di Ingegneria Industriale e dell'Informazione
Data 15-dic-2020
Anno accademico 2019/2020
Titolo della tesi Fluid-structure interaction based on co-simulation with multibody dynamics
Abstract in italiano La simulazione computerizzata di fenomeni di interazione fluido-struttura (FSI) consente di ottenere una maggiore comprensione di interazioni e comportamenti complessi di corpi solidi immersi in un fluido, aiutando a prevederne gli effetti. Le applicazioni si estendono dall'aeroelasticità, alle turbomacchine od alla biomeccanica, solo per citarne alcune. E' possibile eseguire tali simulazioni in modi differenti: uno di questi utilizza una tecnica nota come algoritmo partizionato. Un algoritmo partizionato tenta di risolvere un problema di FSI utilizzando tre elementi: un solutore fluido, un solutore solido ed un terzo componente che si occupa dell'interazione tra gli altri due. Il vantaggio di questa tecnica consiste nel poter riutilizzare ed adattare elementi codice già sviluppato ed ottimizzato e di connetterli. In questa tesi, il software per analisi dinamiche multibody MBDyn è stato collegato alla libreria software di simulazione multifisica preCICE, con l'obiettivo di estendere, per MBDyn, le possibilità di simulazione nell'ambito della simulazione fluido-struttura. Per questa ragione, un adattatore (ovvero del codice software di connessione, in questo caso scritto in C++) è stato sviluppato per realizzare questa operazione. La connessione di MBDyn con preCICE costituisce un vantaggio ed una estensione di potenzialità, in quanto sono già presenti molti adattatori per preCICE in ambito fluidodinamico: diventa così possibile e semplice scegliere tra un considerevole numero di solutori fluidi, tra cui molti codici open-source e commerciali molto noti. D'altra parte, con un adattatore MBDyn completamente integrato, la libreria preCICE ottiene la possibilità di connettere un solutore multiboby, un aspetto ad oggi non ancora completamente sviluppato. L'interazione tra MBDyn e preCICE è stata sperimentata con successo in scenari diversi, tra cui una serie di problemi di riferimento in ambito FSI ben noti in letteratura. Anche alcune attuali limitazioni d'uso, emerse durante lo studio di uno di questi problemi, sono state analizzate. Lo stato attuale di conoscenza e sviluppo dell'adattatore rappresenta un buon punto di partenza per analizzare più in dettaglio il comportamento dell'interazione tra MBDyn e preCICE anche in scenari più complessi e di utilizzarlo come strumento di analisi in applicazioni reali.
Abstract in inglese The computer simulation of fluid-structure interaction (FSI) phenomena allows to gain more insight on complex interactions and behaviors of solids immersed in fluid flows, helping predict their effects. Applications range from aeroelasticity, to turbomachinery, or biomechanics, just to name a few. It is possible to perform those simulations in different ways: one of them involves a technique known as partitioned algorithm. A partitioned algorithm aims at solving a FSI problem basically by means of three elements, which include a fluid solver, a structural solver and a third component which performs the interaction between the other two. The advantage of this technique consists in reusing and adapting already developed and optimized solvers and connect them. In this thesis, the multibody dynamics software MBDyn has been linked to the multiphysics coupling library preCICE, with the purpose of extending MBDyn capabilities in the field of FSI simulations. For this reason, an adapter (i.e. a piece of connecting code, in this case written in C++), has been developed to implement this coupling. Coupling MBDyn with preCICE represents and advantage and an extension of capabilities, because many other adapters for the fluid side have already been developed for this library. It is then possible and simple to choose among a considerable number of fluid solvers, including many well-validated open source and commercial codes. On the other hand, with a fully integrated MBDyn adapter, the library preCICE gains the opportunity to connect to a multibody dynamics software, which has not yet been completely developed. The coupling between MBDyn and preCICE has been successfully tested in different scenarios, including some well-known FSI benchmark problems. Also some current limitations of applicability, emerged in one of those benchmarks, have been analyzed. The current status of the adapter represents a good starting point to explore more in detail the behavior of the MBDyn-preCICE coupling even in more complex scenarios and to use it in real-world applications.
Appare nelle tipologie: Tesi di laurea Magistrale
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Utilizza questo identificativo per citare o creare un link a questo documento: http://hdl.handle.net/10589/175517