AR
Apurva Raj
Author with expertise in Turbulent Flows and Vortex Dynamics
Achievements
This user has not unlocked any achievements yet.
Key Stats
Upvotes received:
0
Publications:
1
(0% Open Access)
Cited by:
1
h-index:
4
/
i10-index:
3
Reputation
Biology
< 1%
Chemistry
< 1%
Economics
< 1%
Show more
How is this calculated?
Publications
0

A stable loosely coupled Fluid Structure Interaction scheme using sharp interface immersed boundary method for low to moderate mass ratios

Nachiketa Sarkar et al.Jun 21, 2024
The stability of Fluid-Structure Interaction (FSI) problems using Immersed Boundary (IB) method is an active area of research. In this regime, strong coupling is generally used to ensure stability and robustness. Strong coupling, however, is computationally expensive owing to its iterative nature. In the present work, we present the application of a loose coupling algorithm for FSI problems using the sharp interface IB method specifically for low to moderate mass ratios. We demonstrate several test cases: Vortex-Induced Vibration (VIV) of a cylinder, the effect of hinged leaflets attached to the exit of a piston in a channel, sedimentation of a circular disk, and bi-leaflet mechanical heart valve with light materials in physiological flow. We found our loose coupling method to be stable in all the cases and the lowest mass ratio, which worked in the case of VIV of cylinder scales with grid spacing. Thus, a significant finding of our work is that with a reduction in grid spacing, one can achieve stable FSI simulation involving lower mass ratios. We have deployed the present technique to investigate the dynamics of very low-density cylinders and hinged leaflets due to the fluid forces on them. The current method is extended to handle flexible bodies, such as vortex-induced vibrations of an elastic plate attached to a rigid cylinder, and stable simulations are obtained for varying Young's modulus of the elastic plate.