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type: doctoralThesis
metadata_visibility: show
creators_name: Dunne, Thomas
title: Adaptive Finite Element Approximation of Fluid-Structure Interaction Based on Eulerian and Arbitrary Lagrangian-Eulerian Variational Formulations
title_en:  
title_de: Adaptive Finite Element Approximationen von Fluid-Struktur Wechselwirkung Basierend auf Eulersche und 'Arbitrary Lagrangian-Eulerian' Variationelle Formulierungen
ispublished: pub
subjects: ddc-510
divisions: i-110400
adv_faculty: af-11
keywords: Arbitrary Lagrangian-Eulerian Darstellung, ALE DarstellungArbitrary Lagrangian-Eulerian Framework, ALE Framework
cterms_swd: Fluid-Struktur-Wechselwirkung
cterms_swd: A-posteriori-Abschätzung
cterms_swd: Euler-Darstellung <Strömungsmechanik>
cterms_swd: Adaptives Verfahren
cterms_swd: Gitterverfeinerung
abstract: Aim of this work is the examination of numerical methods for fluid-structure interaction  (FSI) problems. We use two approaches for the modelling of FSI problems. The well-known  ‘arbitrary Lagrangian-Eulerian’ (ALE) approach as well as an unusual fully Eulerian approach. For both frameworks we derive a general variational  framework for the adaptive finite element approximation of FSI problems. The focal points of this thesis are the comparison of the ALE and the novel Eulerian approaches  and the application of the ‘dual weighted residual’ (DWR) method to FSI problems.  The DWR method is the basis of two techniques, a posteriori error estimation and goal-oriented mesh adaptivity.  Based on the developed models of FSI we apply the DWR method for a posteriori error  estimation and goal-oriented mesh adaptation to FSI problems. Necessary aspects of DWR  method and implementation for the ALE and Eulerian approach are discussed.  Several stationary as well as nonstationary examples are presented using both the ALE as  well as the Eulerian framework. Results from both frameworks are in good agreement with  each other. Also for both frameworks the DWR method is successfully applied.  Finally using benchmark results from the DFG joint research group FOR 493 (of  which the  author is a participating member) the discussed methods are verified for both  frameworks. 
abstract_translated_text: Ziel dieser Arbeit ist die Untersuchung von numerischen Verfahren für Probleme  der Fluid-Strukur Wechselwirkung (FSW). Wir benutzen zwei Verfahren zur Modellierung  solcher  Probleme. Den bekannten ‘arbitrary Lagrange-Eulerschen’ (ALE) Ansatz als auch  den  ungewöhnlichen ganz Eulerschen  Ansatz. Für  beide Ansätze leiten wir die allgemeine variationelle Formulierung her, welches wir für die  adaptive finite-element Approximation von FSW-Probleme benutzen.  Die Schwerpunkte dieser Arbeit sind der Vergleich des ALE Ansatzes mit dem neuen  Eulerschen  Ansatz und die Anwendung der ‘dual gewichteten residuen’ (DWR) Methode für  FSW-Probleme. Die DWR Methode dient als Grundlage zweier Verfahren, die der a posteriori  Fehlerschätzung und ergebnisorientierte Gitteradaption.  Basierend auf den entwickelten FSW Modellen wenden wir die DWR Methode bei FSW  Problemen an um einerseits eine a posteriori Fehlerschätzung zu erhalten als auch um einen  ergebnisorientierte Gitteradaption zu betreiben. Notwendige Aspekte der DWR Methode  und der Implementation für sowohl den ALE als auch den Eulerschen Ansatz werden besprochen.  Viele stationäre als auch instationäre Beispiele werden gezeigt für welches sowohl der ALE  Ansatz als auch der Eulersche Ansatz benutzt werden. Ergebnisse von beiden Ansätzen stimmen gut miteinander ein. Die DWR Methode wird auch bei beiden Ansätzen erfolgreich  eingesetzt. Schließlich werden die vorgetragenen Methoden anhand von Benchmark- Ergebnisse der DFG Forschungsgruppe 493 (von der der Author ein teilnehmender Mitglied  ist) für beide Ansätze bestätigt. 
abstract_translated_lang: ger
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date: 2007
date_type: published
id_scheme: DOI
id_number: 10.11588/heidok.00007944
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date_accepted: 2007-12-14
advisor: HASH(0x55fc36c751f0)
language: ger
bibsort: DUNNETHOMAADAPTIVEFI2007
full_text_status: public
citation:   Dunne, Thomas  (2007) Adaptive Finite Element Approximation of Fluid-Structure Interaction Based on Eulerian and Arbitrary Lagrangian-Eulerian Variational Formulations.  [Dissertation]     
document_url: https://archiv.ub.uni-heidelberg.de/volltextserver/7944/1/thomas_dunne_dissertation.pdf