بهینه‌سازی توپولوژی سازه در مسئله اندرکنش سیال-سازه به‌روش مجموعه سطوح تراز

Abstract

این پژوهش به بهینه سازی توپولوژی مسائل اندرکنش سیال-سازه به‌روش مجموعه سطوح تراز می¬پردازد. به-منظور جفت کردن معادلات سیال-سازه از روش توصیف لاگرانژی-اویلری دلخواه (ALE) در فرمول‌بندی یکپارچه استفاده شده است. استفاده از توصیف ALE تحت فرمول¬بندی یکپارچه برای مسائل FSI، ضمن حذف ناپایداری¬¬های عددی ناشی از ترم همرفت، باعث افزایش سرعت و دقت حل اجزای محدود مسائل اندرکنش سیال-سازه خواهد شد. همچنین در نظر گرفتن سیال در حالت ناپایا (Unstaedy) امکان تفسیر توپولوژی بهینه را در هر لحظه از تحلیل فراهم می¬آورد. تابع هدف مسئله طراحی بهینه توپولوژی سازه، به‌حداقل رساندن نرمی سازه در حالت خشک تحت حجم معینی از دامنه طراحی سازه در نظر گرفته شده است. به‌منظور یافتن سرعت نرمال معادله واکنش- انتشار (RDE) از آنالیز حساسیت الحاقی مبتنی بر گرادیان نقطه‌ای استفاده شده است. نتایج حاصله از این رویکرد در مقایسه با سایر رویکردهای بهینه¬سازی توپولوژی موجود در ادبیات فنی نشان از دقت بالاتر و تشکیل مرزهای سازه‌ای واضح‌تر دارد.