Étude de la simulation numérique par une méthode d'éléments finis des écoulements internes subsoniques instationnaires bi et tridimensionnels PDF Download
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Author: Marc Buffat
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Languages : fr
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Book Description
Les travaux de cette thèse s'inscrivent dans le cadre du développement de méthodes numériques pour simuler et étudier les écoulements internes subsoniques. L'approche utilisée tente aussi de montrer les liens qui existent entre la physique, l'analyse numérique et l'informatique lorsque l'on réalise des expériences numériques en mécanique des fluides. Dans le premier chapitre, on étudie une modélisation des écoulements internes subsoniques, basée sur une approximation de faible nombre de mach. Dans le second chapitre, on analyse différents schémas numériques d'intégration d'une équation de conservation scalaire. On montre en particulier que la résolution numérique précise d'un problème instationnaire nécessite des schémas en temps d'ordre 2 et des discrétisations spatiales par éléments finis précises. Dans le troisième chapitre, on développe une méthode numérique performante pour résoudre le système d'équations de conservation décrivant les écoulements interne subsoniques. Cette méthode numérique utilise des schémas en temps semi-implicite d'ordre 1 ou implicite d'ordre 2, une approximation par éléments finis p1/iso p2 et un algorithme de résidu minimal pré-conditionné de type Uzawa pour résoudre le problème de Lagrange variationnel. Dans le chapitre suivant on analyse les techniques mises en œuvre pour implanter et optimiser cette méthode numérique. Dans le dernier chapitre, on étudie l'écoulement dans un canal autour d'une rangée périodique de cylindres. Grâce à la simulation numérique on a caractérisé les premières instabilités qui apparaissent, et on a mis en évidence un couplage entre une instabilité principale de canal (de type Tolmien-Schliechting) avec une instabilité de sillage (de type allée de Karman)
Author: Marc Buffat
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Languages : fr
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Les travaux de cette thèse s'inscrivent dans le cadre du développement de méthodes numériques pour simuler et étudier les écoulements internes subsoniques. L'approche utilisée tente aussi de montrer les liens qui existent entre la physique, l'analyse numérique et l'informatique lorsque l'on réalise des expériences numériques en mécanique des fluides. Dans le premier chapitre, on étudie une modélisation des écoulements internes subsoniques, basée sur une approximation de faible nombre de mach. Dans le second chapitre, on analyse différents schémas numériques d'intégration d'une équation de conservation scalaire. On montre en particulier que la résolution numérique précise d'un problème instationnaire nécessite des schémas en temps d'ordre 2 et des discrétisations spatiales par éléments finis précises. Dans le troisième chapitre, on développe une méthode numérique performante pour résoudre le système d'équations de conservation décrivant les écoulements interne subsoniques. Cette méthode numérique utilise des schémas en temps semi-implicite d'ordre 1 ou implicite d'ordre 2, une approximation par éléments finis p1/iso p2 et un algorithme de résidu minimal pré-conditionné de type Uzawa pour résoudre le problème de Lagrange variationnel. Dans le chapitre suivant on analyse les techniques mises en œuvre pour implanter et optimiser cette méthode numérique. Dans le dernier chapitre, on étudie l'écoulement dans un canal autour d'une rangée périodique de cylindres. Grâce à la simulation numérique on a caractérisé les premières instabilités qui apparaissent, et on a mis en évidence un couplage entre une instabilité principale de canal (de type Tolmien-Schliechting) avec une instabilité de sillage (de type allée de Karman)
Author: Roland Wynne Lewis
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ISBN:
Category : Heat
Languages : en
Pages : 842
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Author: Pierre Sagaut
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 256
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L'ETUDE NUMERIQUE D'ECOULEMENTS INSTATIONNAIRES DECOLLES INTERNES ET EXTERNES DE FLUIDE VISQUEUX INCOMPRESSIBLE A ETE EFFECTUEE PAR LA TECHNIQUE DE SIMULATION DES GRANDES ECHELLES. ON A RESOLU POUR CELA LES EQUATIONS DE NAVIER-STOKES EXPRIMEES EN VARIABLES VITESSE-PRESSION SUR DES MAILLAGES CARTESIENS. LA RESOLUTION DES EQUATIONS EST BASEE SUR UNE DISCRETISATION EFFECTUEE A L'AIDE D'UNE METHODE HYBRIDE DIFFERENCES FINIES/ELEMENTS FINIS PRECISE A L'ORDRE DEUX EN ESPACE ET A L'ORDRE UN EN TEMPS, SUR UN MAILLAGE NON-DECALE. LA STABILITE DE LA METHODE EST AUGMENTEE PAR L'UTILISATION D'UN SCHEMA DECENTRE D'ORDRE TROIS POUR UNE PARTIE DU TERME DE CONVECTION, APRES SA REECRITURE SOUS UNE FORME SEMI-CONSERVATIVE. DIFFERENTS MODELES DE SOUS-MAILLE ONT ETE EPROUVES, ET UN NOUVEAU MODELE, APPELE MODELE D'ECHELLES MIXTES, MIEUX ADAPTE AU TRAITEMENT DES ECOULEMENTS DECOLLES ET TRANSITIONNELS EST PROPOSE. DES RESULTATS ET DES COMPARAISONS AVEC L'EXPERIENCE SONT PRESENTES. L'ECOULEMENT INTERNE DERRIERE UNE MARCHE DESCENDANTE EST CONSIDERE EN BI- ET TRI-DIMENSIONNEL. L'ECOULEMENT EXTERNE AUTOUR D'UN CYLINDRE A SECTION CARREE EST TRAITE EN TRI-DIMENSIONNEL
Author: Gilbert Rogé
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Languages : fr
Pages : 392
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L'ETUDE PORTE SUR LA RESOLUTION DES EQUATIONS DE NAVIER-STOKES COMPRESSIBLE EN ELEMENTS FINIS NON STRUCTURES A L'AIDE DE SCHEMAS CENTRES EFFICACES ET PRECIS. L'ORIGINALITE DE CETTE THESE RESIDE DANS LA MISE EN EVIDENCE, DANS LE CAS COMPRESSIBLE, DE PROBLEMES D'APPROXIMATIONS DU MEME TYPE QUE CEUX RENCONTRES DANS L'INCOMPRESSIBLE. LA RESOLUTION DES EQUATIONS A L'AIDE D'APPROXIMATIONS COMPATIBLES PERMET L'ELIMINATION DES MODES PARASITES. UN NOUVEL ELEMENT FINI, VERIFIANT LA CONDITION LBB ASSOCIEE A LA FORMULATION D'HELMHOLTZ DU PROBLEME DE STOKES INCOMPRESSIBLE, EST PRESENTE. DES PROPRIETES DE L'ELEMENT P#1-BULLE SONT MISES EN EVIDENCE. L'IMPLEMENTATION D'ALGORITHMES ITERATIFS ROBUSTES, A FAIBLE STOCKAGE, COUPLES AVEC DES PRECONDITIONNEURS OBTENUS APRES ANALYSE DE FOURIER OU LINEARISATION APPROCHEE, NOUS A PERMIS D'OBTENIR UN CODE DE CALCUL BI ET TRIDIMENSIONNEL PERFORMANT, CECI A LA FOIS POUR DES ECOULEMENTS STATIONNAIRES ET INSTATIONNAIRES
Author: JING. SUN LI
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Languages : fr
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L'ETUDE D'UN ECOULEMENT LAMINAIRE, INCOMPRESSIBLE AUTOUR D'UN ET DE DEUX CYLINDRES EN LIGNE EST REALISEE PAR LA RESOLUTION NUMERIQUE DES EQUATIONS DE NAVIER-STOKES EN UTILISANT LA METHODE DES ELEMENTS FINIS SUR UNE FORMULATION VITESSE-PRESSION. LA TRANSITION ENTRE LES REGIMES D'ECOULEMENT STATIONNAIRE ET INSTATIONNAIRE POUR UN CYLINDRE ISOLE EST MISE EN EVIDENCE PAR UNE BIFURCATION DE HOPF-LANDAU. LES PARAMETRES PHYSIQUES QUI CARACTERISENT L'ECOULEMENT INSTATIONNAIRE COMME LE CHAMP DE VITESSE ET DE PRESSION, LES COEFFICIENTS DE TRAINEE ET DE PORTANCE, LE NOMBRE DE STROUHAL ET LE NOMBRE DE REYNOLDS CRITIQUE, ETC. SONT EVALUES POUR UN NOMBRE DE REYNOLDS INFERIEUR OU EGAL A 500. L'EFFET DES PAROIS LATERALES SUR LES COMPORTEMENTS DYNAMIQUES DE L'ALLEE DE TOURBILLONS DE BENARD-VON KARMAN EST ETUDIE EN FONCTION DU RAPPORT D'ASPECT. L'ECOULEMENT AUTOUR DE DEUX CYLINDRES EN LIGNE EST SIMULE EN FONCTION DE L'ECART ENTRE LES DEUX CYLINDRES. L'INFLUENCE DE L'ENTRAXE SUR LE CHAMP DE VITESSE, LA DISTRIBUTION DE PRESSION, LE NOMBRE DE STROUHAL, ETC. SONT MIS EN EVIDENCE. UN CHANGEMENT DISCONTINU DU CHAMP DE VITESSE POUR LE CYLINDRE AMONT EST OBSERVE. LES RESULTATS NUMERIQUES SONT COMPARES AVEC LES RESULTATS EXPERIMENTAUX ET NUMERIQUES OBTENUS PAR DIVERS AUTEURS ET UN BON ACCORD EST OBSERVE.
Author: Christian Borel
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Languages : fr
Pages : 169
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L'OBJET DE CETTE THESE EST L'ETUDE, L'IMPLEMENTATION ET LA MISE EN UVRE D'UNE METHODE NUMERIQUE DE SIMULATION POUR LES ECOULEMENTS INSTATIONNAIRES DE FLUIDE PARFAIT COMPRESSIBLE AUTOUR D'ENGINS TRIDIMENSIONNELS ANIMES D'UN MOUVEMENT D'ENTRAINEMENT QUELCONQUE. EN PRENANT POUR BASE DE TRAVAIL LE CODE DE CALCUL AEROLOG DEVELOPPE PAR MATRA DEFENSE POUR LA RESOLUTION DES PROBLEMES STATIONNAIRES AUTOUR DE GEOMETRIES COMPLEXES PAR UNE METHODE EXPLICITE MULTIDOMAINE, L'EXTENSION DE LA METHODE NUMERIQUE AU CAS INSTATIONNAIRE A ETE ETUDIEE ET IMPLEMENTEE: MODELISATION EN REPERE RELATIF, DISCRETISATION AU SECOND ORDRE POUR LES TERMES-SOURCE RESULTANTS DU MOUVEMENT D'ENTRAINEMENT, ADJONCTION AU SCHEMA D'UNE PHASE IMPLICITE DE LISSAGE DES RESIDUS PERMETTANT DE REDUIRE SENSIBLEMENT LES COUTS DE CALCUL TOUT EN CONSERVANT L'ORDRE DE PRECISION DU SCHEMA. UNE METHODE DE RACCORDEMENT DE TYPE SCHWARZ SIMPLIFIEE A ETE VALIDEE ET MISE EN UVRE POUR LA RESOLUTION DE LA PHASE IMPLICITE MULTI-DOMAINE. DANS L'OBJECTIF DE RENDRE LES COUTS DE CALCUL COMPATIBLES AVEC UNE UTILISATION DE TYPE INDUSTRIEL, ON S'EST ATTACHE A L'OPTIMISATION DE LA PROGRAMMATION DU CODE POUR UNE EXPLOITATION SUR MACHINE VECTORIELLE ET PARALLELE (APPROCHE MACRO-TASKING REPOSANT SUR LA STRUCTURE MULTI-DOMAINE DE L'ALGORITHME DE RESOLUTION). LA METHODE DE CALCUL INSTATIONNAIRE IMPLICITE A ETE VALIDEE SUR DE NOMBREUX CAS-TESTS BI ET TRI-DIMENSIONNELS, ET UN CAS DE CALCUL DE NATURE INDUSTRIELLE (MISSILE EMPENNE EN AUTOROTATION) A PERMIS DE VERIFIER SON INTERET QUANT A L'ANALYSE DES PHENOMENES INSTATIONNAIRES, AINSI QUE LES PERFORMANCES REELLES DU CODE DE CALCUL SUR MACHINE VECTORIELLE ET PARALLELE
Author: Pierre Cordonnier
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Languages : fr
Pages : 139
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LA MODELISATION PAR ELEMENTS FINIS, AVEC CALCUL SUR MAILLAGE FIXE, DES PHENOMENES INTERVENANT DANS LES ECOULEMENTS INSTATIONNAIRES, EST TRES COUTEUSE EN RESSOURCES INFORMATIQUES, POUR UNE PRECISION NUMERIQUE ACCEPTABLE. EN EFFET, LA FORMULATION MATHEMATIQUE FAIT INTERVENIR LES EQUATIONS DE NAVIER-STOKES COUPLEES A CELLE DE L'ENERGIE, POUR SIMULER LE COMPORTEMENT DU FLUIDE REEL VISQUEUX, THERMO-CONDUCTEUR ET COMPRESSIBLE SOUMIS A UNE GENERATION INTERNE DE CHALEUR. DANS UN PREMIER TEMPS LES PERFORMANCES ONT ETE AMELIOREES, EN UTILISANT LA TECHNIQUE DU MAILLAGE EVOLUTIF, SUR CRITERES PHYSIQUES ET NUMERIQUES CHOISIS PAR PROGRAMME AU COURS DES ITERATIONS. LES OUTILS DE PROGRAMMATION MODERNES, EN PARTICULIER LA STRUCTURATION OBJET DU LOGICIEL, UTILISES POUR LE DEVELOPPEMENT DU MODELE, ONT PERMIS, DANS UN DEUXIEME TEMPS, UN TRANSFERT COMMODE ET EFFICACE SUR MACHINE MULTI-PROCESSEURS, AVEC DISCRETISATION EN SOUS-DOMAINES. L'OUTIL LOGICIEL EST APPLIQUE A DIFFERENTS CAS, AVEC EN PARTICULIER DES GEOMETRIES ET DES CONDITIONS LIMITES VARIABLES RENCONTREES DANS L'INDUSTRIE AERONAUTIQUE
Author: Ralf Gathmann
Publisher:
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Languages : en
Pages : 269
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UN CODE DE SIMULATION NUMERIQUE TRIDIMENSIONNEL INSTATIONNAIRE D'ECOULEMENTS COMPRESSIBLES ET REACTIFS A ETE DEVELOPPE. L'ACTIVATION NON LINEAIRE EST DISCRETISEE PAR LE SCHEMA PPM DE TYPE GODUNOV D'ORDRE ELEVE ET LA PARTIE REACTION-DIFFUSION EST DISCRETISEE PAR UN SCHEMA EN VOLUMES FINIS ET SEMI-IMPLICITE EN TEMPS. CE CODE A ETE APPLIQUE A LA SIMULATION DU DEVELOPPEMENT SPATIAL DES COUCHES DE MELANGE ET DES JETS SOUS-DETENDUS AVEC ET SANS REACTIONS CHIMIQUES. LES SIMULATIONS ONT ETE EFFECTUEES AVEC UNE FAIBLE PERTURBATION ALEATOIRE A L'ENTREE DU DOMAINE DE CALCUL, SANS FORCAGE DETERMINISTE. LES ECOULEMENTS ONT ETE SIMULES PENDANT LA PHASE DE TRANSITION ET EN REGIME DE TURBULENCE DEVELOPPEE. UN MECANISME DE DISSIPATION NON LINEAIRE INTEGREE DANS LE SCHEMA NUMERIQUE D'ADVECTION MODELISE L'EFFET DES ECHELLES SOUS-MAILLES SUR LES ECHELLES RESOLUES. UNE METHODE D'ANALYSE SIMULTANEE EN FREQUENCES ET DANS L'ESPACE A ETE MISE AU POINT. ELLE PERMET D'OBTENIR DES INFORMATIONS DETAILLEES SUR LES INSTABILITES ET LES STRUCTURES OBSERVEES DANS LES ECOULEMENTS. UNE ATTENTION PARTICULIERE A ETE PORTEE SUR L'INTERACTION DES MODES ACOUSTIQUES ET DES MODES DE TYPE KELVIN-HELMOLTZ. DES MECANISMES DE RESONANCE ENTRE DIFFERENTS MODES ONT ETE MIS EN EVIDENCE AINSI QUE LEUR IMPORTANCE AU COURS DE LA TRANSITION VERS LA TURBULENCE
Author: François Fortin
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 426
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Author: Stéphane Lanteri
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Category :
Languages : fr
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CETTE ETUDE EST CONSACREE A LA SIMULATION NUMERIQUE D'ECOULEMENTS INSTATIONNAIRES D'UN FLUIDE COMPRESSIBLE, VISQUEUX ET NON-VISQUEUX. DANS UN PREMIER TEMPS, ON SE PLACE DANS UN CADRE MONODIMENSIONNEL ET L'ON S'INTERESSE A LA MISE AU POINT DE SCHEMAS NUMERIQUES SUFFISAMMENT PRECIS POUR PERMETTRE LA SIMULATION D'ECOULEMENTS DE FLUIDES EN REGIME INSTATIONNAIRE. ON PRESENTE ENSUITE L'EXTENSION DE CES SCHEMAS AU CAS BIDIMENSIONNEL LORSQUE L'ECOULEMENT DU FLUIDE EST MODELISE PAR LE SYSTEME DES EQUATIONS DE NAVIER-STOKES. LA DISCRETISATION SPATIALE EST DU TYPE MIXTE ELEMENTS/VOLUMES FINIS SUR DES MAILLAGES TRIANGULAIRES NON-STRUCTURES. ON ETUDIE ENFIN LA MISE EN UVRE DE SIMULATIONS NUMERIQUES SUR UNE ARCHITECTURE MASSIVEMENT PARALLELE DE TYPE SYNCHRONE. DANS LE CAS OU L'ON UTILISE DES GRILLES DE CALCUL IRREGULIERES, UNE ATTENTION PLUS PARTICULIERE DOIT ETRE PORTEE A LA GESTION DES COMMUNICATIONS SI L'ON NE VEUT PAS VOIR LES PERFORMANCES DE CE TYPE DE MACHINE SE DEGRADER DE FACON DRAMATIQUE
