Author: Mustapha Benaouicha
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Languages : fr
Pages : 176
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Ce mémoire est une contribution aux études de problèmes d'Interaction Fluide-Structure (IFS). Le code Castem est utilisé afin de créer un outil numérique libre et accessible pour traiter, dans sa globalité, le problème de modélisation d'un barrage ou réservoir souple flottant. Dans un premier temps, nous avons effectué la validation de Castem en absence de couplage fluide-structure. Nous avons considéré une discrétisation spatiale en éléments finis des équations de Navier-Stokes adimensionnelles, le schéma d'Euler implicite pour la discrétisation en temps et la méthode de projection pour le couplage vitesse-pression. La validation s'est portée sur des cas d'écoulement laminaire autour d'un cylindre de section circulaire et carrée. Les résultats obtenus (nombre de Strouhal, coefficients de traînée et de portance, ...) sont très proches des résultats expérimentaux ou issus d'autres calculs numériques réalisés avec d'autres codes de calcul. Ensuite, nous avons procédé à la mise en œuvre des algorithmes de couplage Fluide-Structure sur plusieurs configurations, en laissant les mêmes caractéristiques des schémas de discrétisation des équations du fluide que précédemment. Dans ce cas, on utilise la formulation ALE pour les équations du fluide. Nous avons étudié les oscillations, forcées et libres, d'un cylindre dans un domaine fluide annulaire, en considérant les cas d'un fluide parfait puis d'un fluide visqueux. Dans le cas des oscillations forcées où le mouvement harmonique du cylindre est imposé, les résultats obtenus (coefficient de masse ajoutée, efforts fluides sur le cylindre, ...) comparés aux résultas données par les modèles de Fritz, dans le cas d'un fluide non visqueux, et Sinyavaski ou Chen, dans le cas d'un fluide visqueux, sont assez précis. Dans le cas des oscillations libres où le mouvement du cylindre est déterminé par l'action couplée fluide-solide, nous avons constaté que l'algorithme de couplage implicite est celui qui prédit le mieux les oscillations de la structure. Nous étions néanmoins contraint d'introduire des sous-pas de temps pour le solide afin d'obtenir de meilleurs résultats. Le code développé dans Castem, a été aussi testé avec succès pour prédire les phénomènes liés au cas d'un cylindre en oscillations dans un écoulement laminaire incompressible (accrochage fréquentiel, modes d'émission de tourbillons, ...).Pour l'application, une configuration proche de l'objectif initial de la thèse, qui est la modélisation des barrages flottants et réservoirs souples, a été traitée. L'objet de cette application est l'étude du déplacement d'un anneau complètement immergé dans un fluide en écoulement laminaire et amarré par un câble à la paroi inférieure du domaine fluide. Enfin, une introduction à une méthode de réduction de modèle en Interaction Fluide-Structure, la POD, est présentée. Il s'agit d'une méthode déjà utilisée en mécanique des fluides et en mécanique des structures mais en stade de développement en IFS. Elle a été appliquée à certaines configurations étudiées précédemment et les résultats obtenus sont prometteurs.
Author: Mengdi Song
Publisher: Presses Academiques Francophones
ISBN: 9783838148953
Category :
Languages : fr
Pages : 148
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Dans ce travail, nous avons etudie la simulation numerique des phenomenes d'interaction fluide-structure (IFS) par la methode des elements finis pour un fluide incompressible et non visqueux en interaction avec une structure flexible. Les modeles numeriques developpes sont base sur une approche d'IFS partitionnee. Une amelioration basee sur une compensation des effets de masse ajoutee est proposee au cours de ce travail afin d'assurer la convergence et la stabilite du schema de couplage partitionne independamment de la densite du fluide implique. L'approche corrective necessite une estimation de la matrice de masse ajoutee et demande une legere modification de l'algorithme iteratif. Les methodes proposees ont ete validees sur les cas academiques en comparaison avec les solutions analytiques et sont appliques au cas d'une nouvelle conception de pompe pour tout type de fluides (gaz, liquides, fluide charge...), en vue d'affiner la comprehension de son fonctionnement et ainsi mieux la caracteriser.
Author: Jean-François Sigrist
Publisher: ISTE Group
ISBN: 1789480787
Category : Science
Languages : fr
Pages : 392
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Cet ouvrage propose une vue d’ensemble des méthodes de simulation numérique des interactions fluide-structure (IFS) pour des applications en génie maritime. Interactions fluide-structure détaille une large variété de modélisations (numériques, semi-analytiques, empiriques), de méthodes de calcul (éléments finis, éléments de frontière, volumes finis) et d’approches numériques (modèles d’ordre réduit, stratégie de couplage, etc.). Rédigé par un collectif d’experts et de chercheurs du secteur naval, cet ouvrage s’adresse aux acteurs de la recherche ou de la conception qui souhaitent disposer d’une vue d’ensemble sur l’hydrodynamique, la tenue à la mer et aux chargements sévères, les bruits et les vibrations, etc. Didactique et synthétique, il expose, à travers différents exemples, comment la simulation numérique contribue à modéliser et comprendre les interactions fluide-structure, dans le but de concevoir et optimiser les navires de demain.
Author: Abdelkhalak El Hami
Publisher: ISTE Group
ISBN: 1784052809
Category : Fluid-structure interaction
Languages : fr
Pages : 269
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La série Fiabilité des systèmes multiphysiques s’intéresse aux avancées de la recherche et de l’industrie appliquées aux domaines de l’optimisation, de la fiabilité et de la prise en compte des incertitudes des systèmes. Ce couplage est à la base de la compétitivité des entreprises dans les secteurs de l’automobile, de l’aéronautique, du génie civil ou de la défense. L’« interaction fluide-structure » regroupe l'étude de tous les phénomènes présentant le couplage du mouvement d'une structure avec celui d'un fluide. La gamme des phénomènes étudiés est très étendue, allant de l'étude de cylindres ou structures vibrants dans des écoulements à des phénomènes de surface libre dans des réservoirs. Cet ouvrage présente les différents aspects de l’interaction fluidestructure (vibroacoustique et aérodynamique) ainsi que les différentes méthodes utilisées afin de réaliser des simulations numériques. S’appuyant sur deux logiciels, Ansys pour le calcul des structures et Fluent pour le calcul des fluides, il traite de la réduction du modèle couplé fluide-structure et de ses incertitudes, ainsi que de l’aspect optimisation couplée à la fiabilité (RBDO). Accompagné d’exemples détaillés, Interactions fluide-structure et incertitudes présente les outils récents de conception les plus performants. Il s’adresse aux étudiants et élèves ingénieurs et constitue un support précieux pour les ingénieurs en activité et les enseignantschercheurs.
Author: Guillaume Delay
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Languages : en
Pages : 173
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Ce travail de thèse porte sur l'étude d'un système d'interaction fluide-structure. Nous en traitons de nombreux aspects allant de sa modélisation jusqu'à l'étude de sa stabilisation et de sa simulation numérique. Le premier chapitre du manuscrit aborde la modélisation du système ainsi que l'existence de solutions fortes en temps petits. Le fluide est représenté par les équations de Navier-Stokes incompressibles. La structure est déformable et dépend d'un nombre fini de paramètres. Nous obtenons ses équations en appliquant un principe des travaux virtuels. Le système d'équations final est non linéaire. Nous prouvons l'existence locale d'une solution à ce système, dans un premier temps sur le système linéarisé autour de l'état nul. Puis, nous prouvons l'existence de solutions en temps petits au système non linéaire grâce à un argument de point fixe. Le deuxième chapitre traite de la stabilisation par feedback autour d'un état stationnaire non nul du système présenté dans le Chapitre 1. L'opérateur de feedback est déterminé à partir de l'analyse du problème linéarisé autour de l'état stationnaire et de la résolution d'une équation de Riccati. Le résultat de stabilisation portant sur le système non linéaire requiert des données petites et est obtenu par un argument de point fixe. Le troisième chapitre se concentre sur les aspects numériques de ce problème. La construction de l'opérateur de feedback correspond à la version discrétisée de celle proposée dans le Chapitre 2. Le système fluide-structure est simulé en utilisant une méthode de domaines fictifs.
Author: MOHAMED.. HADDAR
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Languages : fr
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LE TRAITEMENT DES PROBLEMES COUPLES (STRUCTURES-FLUIDE) EN PRESENCE DE CHOC FAIT PARTIE DES PROBLEMES COMPLEXES ET RELATIVEMENT RECENTS QUI NECESSITERONT ENCORE DE NOMBREUSES ETUDES DE LA PART DES CHERCHEURS AVANT D'ATTEINDRE UNE SOLUTION SATISFAISANTE. LA RESOLUTION DE CES PROBLEMES PERMETTRAIT DE FAIRE PROGRESSER AUSSI BIEN LA RECHERCHE QUE L'INDUSTRIE ESSENTIELLEMENT DANS DES DOMAINES DIVERSIFIES TEL QUE LES INDUSTRIES AUTOMOBILE ET AERONAUTIQUES. LES RECENTS PROGRES ENREGISTRES DANS LES MOYENS INFORMATIQUES ET LE CALCUL NUMERIQUE (ELEMENTS FINIS, DIFFERENCES FINIES, ...) ONT CONTRIBUE A L'EVOLUTION DE LA MODELISATION DES PROBLEMES COUPLES ET TEMPORELS. DANS CE TRAVAIL DE RECHERCHE, CE TYPE DE PROBLEME COMPLEXE A ETE TRAITE DE FACON APPROFONDIE AFIN DE TENTER DE CONSTRUIRE UN MODELE NUMERIQUE SATISFAISANT. DANS UN TRAVAIL PRELIMINAIRE, NOUS NOUS SOMMES INVESTIS DANS LE DEVELOPPEMENT D'UNE FORME VARIATIONNELLE TOTALE D'UN PROBLEME COUPLE FLUIDE STRUCTURE. ELLE CONJUGUE UNE FORMULATION VARIATIONNELLE DE LA STRUCTURE AVEC UNE FORMULATION VARIATIONNELLE MIXTE PAR EQUATIONS INTEGRALES DU FLUIDE. ENSUITE, NOUS AVONS DEVELOPPE UN MODELE DE CALCUL PERMETTANT LA SIMULATION NUMERIQUE DE LA REPONSE DYNAMIQUE DES STRUCTURES EN TENANT COMPTE DU FLUIDE ET DES NON-LINEARITES DUES AU CHOC. LES DIVERS CAS TESTS ETUDIES ONT PERMIS DE VALIDER NOS DIFFERENTS ALGORITHMES DE CHOC AINSI QUE LE FORMALISME GLOBAL DU PROBLEME COUPLE. LES RESULTATS NUMERIQUES DES DIFFERENTS EXEMPLES SIMULES ONT ETE CONFRONTES A D'AUTRES SOLUTIONS ANALYTIQUES, NUMERIQUES ET EXPERIMENTALES. NOUS AVONS CONSTATE LA BONNE TENUE DE NOTRE MODELISATION
Author: Rassim Belakroum
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Languages : fr
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Les buts principaux recherchés de la présente thèse visent au développement et à l'expertise d'une méthodologie de simulation numérique des problèmes d'interactions fluides-structures. Afin de cerner progressivement le problème étudié, nous nous sommes intéressés en premier lieu à la simulation numérique des écoulements autour d'obstacles solides, plus particulièrement au phénomène d'éclatements tourbillonnaires dans la zone de sillage d'obstacles de différentes formes. Nous avons utilisé la méthode des éléments finis en adoptant la technique de stabilisation GLS (Galerkin Least-Square). Pour le traitement de la turbulence, nous avons opté pour la méthode LES (Large-Eddy Simulation) en utilisant le filtre de Smagorinsky. En deuxième phase, nous nous sommes intéressés aux écoulements en milieux déformables. Nous avons entrepris la formulation ALE (Arbitrairement Lagrangienne Eulérienne) en considérant un maillage déformable. Pour la mise à jour de la grille du maillage dynamique, nous avons utilisé une approche pseudo-élastique. Afin d'expertiser la méthodologie mise en oeuvre, nous avons choisi d'aborder le problème des ballottements à la surface libre de réservoirs partiellement remplis de liquide. En dernière partie, nous nous sommes intéressés au comportement vibratoire d'un corps solide sous l'effet d'un écoulement de fluide. Par l'utilisation d'un algorithme de couplage totalement implicite basé sur la méthode de Gauss-Seidel par Bloc, nous avons abordé le phénomène des instabilités aéroélastiques des ponts à haubans. Pour la validation du modèle numérique traitant les interactions fluides-structures par les données expérimentales, nous nous sommes intéressés au comportement vibratoire d'une maquette sectionnelle d'un tablier de pont réel sous l'effet d'un vent soufflant uniforme.
Author: Serge Piperno
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Author: VALERIE.. GUIMET
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Languages : fr
Pages : 163
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CETTE ETUDE A POUR OBJET D'ANALYSER, DE MODELISER ET DE SIMULER DIFFERENTS PROBLEMES D'INTERACTION FLUIDE-STRUCTURE. LES DEPLACEMENTS DE LA STRUCTURE NE SONT PAS NEGLIGEABLES ET INDUISENT UNE REELLE DEFORMATION DU DOMAINE FLUIDE. LE FLUIDE EST SUPPOSE INCOMPRESSIBLE ET NEWTONIEN ; IL EST REPRESENTE DANS UNE CONFIGURATION D'EULER PAR LES EQUATIONS DE NAVIER-STOKES. LA STRUCTURE EST SUPPOSEE ELASTIQUE, HOMOGENE ET ISOTROPE ; ELLE EST DECRITE DANS UNE CONFIGURATION DE LAGRANGE, PAR LES EQUATIONS DE L'ELASTICITE LINEARISEE. UNE METHODE ALE (ARBITRARY LAGRANGIAN EULERIAN METHOD) PERMET DE RESOUDRE LES EQUATIONS DU PROBLEME FLUIDE DANS UN DOMAINE MOBILE S'ADAPTANT AUX DEFORMATIONS DE LA STRUCTURE. DES CONDITIONS LIMITES A L'INTERFACE TRADUISENT L'INTERACTION : IL Y A EGALITE DES VITESSES ET EGALITE DES CONTRAINTES NORMALES. SUR UN MODELE SIMPLIFIE D'INTERACTION ENTRE UN FLUIDE ET UNE STRUCTURE MONODIMENSIONNELS, L'ANALYSE NUMERIQUE EN TERMES DE STABILITE, CONSISTENCE ET CONVERGENCE EST PRESENTEE POUR UN TRAITEMENT IMPLICITE DES CONDITIONS LIMITES A L'INTERFACE. LA STABILITE DE DEUX ALGORITHMES EXPLICITES EST ETUDIEE POUR CE MODELE EN VUE D'ABORDER LA SIMULATION DES PROBLEMES 2D OU 3D. EN EFFET, AFIN DE COUPLER DEUX CODES NUMERIQUES EXISTANTS SANS AVOIR DE TRANSFORMATION FONDAMENTALE A EFFECTUER, L'UTILISATION D'ALGORITHMES DECALES EST PRECONISEE ET DONNE DES RESULTATS SATISFAISANTS SUR DES MODELES D'INTERACTION 2D-FLUIDE/1D-STRUCTURE ET 3D-FLUIDE/2D-STRUCTURE. L'AVANTAGE DE TELS ALGORITHMES EST DE POUVOIR FACILEMENT MODIFIER LES CODES FLUIDE OU STRUCTURE AFIN D'ENVISAGER DES LOIS DE COMPORTEMENT DIFFERENTES EN FLUIDE OU EN STRUCTURE.
Author: Hela Ayed
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Languages : fr
Pages : 127
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Cette thèse est consacrée à l'analyse mathématique et numérique d'un problème d'interaction fluide-structure stationnaire, couplant un fluide newtonien, visqueux et incompressible, modélisé par les équations de Stokes 2D et une structure déformable, décrite par les équations d'une poutre 1D. Le fluide et la structure sont couplés via une condition aux limites de type frottement à l'interface.Dans l'étude théorique, nous montrons un résultat d'existence et unicité de solutions faibles, dans le cadre de petits déplacements, du problème de couplage fluide structure avec une condition de glissement de type Tresca en utilisant le théorème de point fixe de Schauder.Dans l'analyse numérique, nous étudions d'abord, l'approximation du problème de Stokes avec la condition de Tresca par une méthode d'éléments finis mixtes à quatre champs. Nous montrons ensuite une estimation d'erreur a priori optimale pour des données régulières et nous réalisons des tests numériques. Enfin, nous présentons un algorithme de point fixe pour la simulation numérique du problème couplé avec des conditions aux limites non linéaires.
