近日，我院教師何濤副研究員以獨立作者身份在美國土木工程師學會（The American Society of Civil Engineers, ASCE）旗下的《Journal of Engineering Mechanics》發表題為“Cell-Based Smoothed Finite-Element Framework for Strongly Coupled Non-Newtonian Fluid-Structure Interaction”的最新研究文章。美國土木工程師學會成立于1852年，是全美曆史最悠久的國家專業工程師協會，《Journal of Engineering Mechanics》為其出版的最古老期刊之一，在土木工程與工程力學領域享有很高聲譽。
非牛頓流體與固體結構耦合作用（Non-Newtonian Fluid-Structure Interaction, NNFSI）常見于食品工程、石油工程、包裝工程、生物醫學工程等領域，與人類生産生活息息相關。由于非牛頓流體不再由牛頓粘性定律确定，加之固體大變形引發流體邊界變化，故精确模拟NNFSI一直以來都是難題。論文基于優勢光滑有限元方法，構造了較傳統有限元更精确的光滑梯度算子，從而擯棄了常規等參變換與高斯積分；在光滑有限元環境下考慮Carreau-Yasuda流體和幾何非線性固體，結合便捷的分區流固耦合理論，構建了完全光滑的非牛頓流固耦合系統方程。該項工作模拟效果突出、計算優勢明顯，為複雜多介質間耦合作用數值仿真提供了新思路，受到審稿人和編輯的一緻好評，得以很快錄用。研究得到上海市自然科學基金面上項目（19ZR1437200）資助，上海師範大學為第一署名單位。
圖1. 血管内流模拟：流線和水平速度場
圖2. 疊代計算過程監測
全文鍊接：
https://ascelibrary.org/doi/10.1061/%28ASCE%29EM.1943-7889.0001968