A finite element framework for fluid–structure interaction of turbulent cavitating flows with flexible structures
Notice bibliographique
Résumé
We present a finite element framework for the numerical prediction of cavitating turbulent flows interacting with flexible structures. The vapor-fluid phases are captured through a homogeneous mixture model, with a scalar transport equation governing the spatio-temporal evolution of cavitation dynamics. High-density gradients in the two-phase cavitating flow motivate the use of a positivity-preserving Petrov–Galerkin stabilization method in the variational framework. A mass transfer source term introduces local compressibility effects arising as a consequence of phase change. The turbulent fluid flow is modeled through a dynamic subgrid-scale method for large eddy simulations. The flexible structure is represented by a set of eigenmodes, obtained through a modal decomposition of the linear elasticity equations. While a partitioned iterative approach is adopted to couple the structural dynamics and cavitating fluid flow, the deforming flow domain is described by an arbitrary Lagrangian-Eulerian frame of reference. We establish the fidelity of the proposed framework by comparing it against experimental and numerical studies for both rigid and flexible hydrofoils in cavitating flows. Under unstable partial cavitating conditions, we identify specific vortical structures leading to cloud cavity collapse. We further explore features of cavitating flow past a rigid body such as re-entrant jet and turbulence-cavity interactions during cloud cavity collapse. Based on the validation study conducted over a flexible NACA66 rectangular hydrofoil, we elucidate the role of cavity and vortex shedding in governing the structural dynamics. Subsequently, we identify a broad spectrum frequency band whose central peak does not correlate to the frequency content of the cavitation dynamics or the natural frequencies of the structure, indicating the induction of unsteady flow patterns around the hydrofoil. Finally, we discuss the coupled fluid–structure dynamics during a cavitation cycle and the underlying mechanism associated with the promotion and mitigation of cavitation.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,001 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,002 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,002 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,003 | 0,001 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».