5.6.2　流固耦合

流固耦合是研究变形固体在流场作用下的各种运动规律以及固体位形对流场影响的一门科学，其重要特征是流体-固体两相介质之间的相互作用，变形固体在流体载荷作用下会产生变形或运动；变形或运动又反过来影响流体运动，从而改变流体载荷的分布和大小。由于流固耦合问题的交叉性，其在学科方面涉及流体力学、固体力学、界面动力学等学科知识，在技术方面与不同工程领域(如土木、航空航天、船舶、动力、海洋、石化、机械、微生物工程等)均有关系。其研究问题涉及面甚广，因此在许多领域中都有非常重要的应用。

在本章中，流固耦合主要指流体和具有弹性的细胞界面之间的相互作用。这里的细胞，是一个“胶囊”状的弹性结构，其胶囊壳由“……节点-弹簧-节点-弹簧……”的结构交替形成，节点之间的距离依靠弹簧来保持，相邻弹簧之间的角度相对固定。因此，在细胞受到流体挤压时会发生形变；当挤压力取消后，细胞会回复其初始形状。这里的“弹性结构”由浸入边界(Immersed Boundary，IB)法来模拟实现，流体则由LBM进行计算。通过构造IB和LBM之间的参数传递机制(如力、位移)，可实现流固耦合计算，这种流固耦合计算框架称为IB-LBM流固耦合框架。