Étude numérique des équations de Navier-Stokes en milieux multiplement connexes, en formulation vitesse-tourbillon, par une approche multidomaines PDF Download
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Author: Luc Sonke Tabuguia
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Languages : fr
Pages : 208
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Book Description
Ce travail peut se diviser en trois parties. Dans la première partie (chapitres 1 et 2), nous étudions les équations de Navier Stokes en formulation vitesse-tourbillon, sur le problème modèle de la cavité en traînée. Une technique de symétrisation est développée au chapitre 2, pour une approche algorithmique de certains problèmes linéaires non symétriques. Elle est appliquée à une forme linéarisée de l'équation du tourbillon. La seconde partie traite des méthodes de décomposition de domaines pour les problèmes symétriques (chapitre 3) et non symétriques (chapitre 4). Dans le cas continu, l'analyse mathématique du problème de coordination utilise l'opérateur de Steklov-Poincaré. Une solution algorithmique est donnée dans le cas symétrique. La technique de symétrisation introduite au chapitre 2 permet une approche algorithmique dans le cas non symétrique. Dans le cas discret, le problème est essentiellement ramené à l'étude de la matrice de complément de Schur. Dans la troisième partie (chapitre 5), nous appliquons les méthodes développées dans les chapitres précédents à l'étude des équations de Navier-Stokes en milieux multiplement connexes. Ce travail s'achève par la parallèlisation des algorithmes développés (chapitre 6), en vue de leur utilisation optimale sur les supercalculateurs multiprocesseurs.
Author: Luc Sonke Tabuguia
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Languages : fr
Pages : 208
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Ce travail peut se diviser en trois parties. Dans la première partie (chapitres 1 et 2), nous étudions les équations de Navier Stokes en formulation vitesse-tourbillon, sur le problème modèle de la cavité en traînée. Une technique de symétrisation est développée au chapitre 2, pour une approche algorithmique de certains problèmes linéaires non symétriques. Elle est appliquée à une forme linéarisée de l'équation du tourbillon. La seconde partie traite des méthodes de décomposition de domaines pour les problèmes symétriques (chapitre 3) et non symétriques (chapitre 4). Dans le cas continu, l'analyse mathématique du problème de coordination utilise l'opérateur de Steklov-Poincaré. Une solution algorithmique est donnée dans le cas symétrique. La technique de symétrisation introduite au chapitre 2 permet une approche algorithmique dans le cas non symétrique. Dans le cas discret, le problème est essentiellement ramené à l'étude de la matrice de complément de Schur. Dans la troisième partie (chapitre 5), nous appliquons les méthodes développées dans les chapitres précédents à l'étude des équations de Navier-Stokes en milieux multiplement connexes. Ce travail s'achève par la parallèlisation des algorithmes développés (chapitre 6), en vue de leur utilisation optimale sur les supercalculateurs multiprocesseurs.
Author: ZHONGTAO.. WANG
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Languages : fr
Pages : 152
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DANS CETTE THESE, NOUS AVONS PRESENTE UNE METHODE NUMERIQUE POUR RESOUDRE LES EQUATIONS DE NAVIER-STOKES EN FORMULATION VITESSE-TOURBILLON (U, ) DANS UN DOMAINE EXTERIEUR. NOUS AVONS UTILISE UN SCHEMA EN TEMPS, COMPORTANT A CHAQUE PAS DE TEMPS UNE ETAPE DE CONVECTION ET UNE ETAPE DE DIFFUSION. L'ETAPE DE CONVECTION CONSISTE A EVALUER LES VALEURS DU TOURBILLON D'UN PAS DE TEMPS AU SUIVANT, EN REMONTANT LES CARACTERISTIQUES. L'ETAPE DE DIFFUSION SE RAMENE A LA RESOLUTION D'UNE EQUATION DU TYPE I. LA TRACE DU TOURBILLON A LA FRONTIERE A ETE OBTENUE A L'AIDE D'UNE TECHNIQUE VARIATIONELLE. EN EFFET, IL EXISTE UN ISOMORPHISME QUI RELIE LES DEUX COMPOSANTES DE VITESSE A LA FRONTIERE (U . N, U . T) ET LES TRACES DU TOURBILLON ET SA DERIVEE NORMALE (, /N) A TRAVERS UN PROBLEME BIHARMONIQUE GENERALISE. AVEC CETTE METHODE QUI EST TRES FACILE A IMPLEMANTER NUMERIQUEMENT, ON N'A PAS BESOIN D'IMPOSER DE CONDITIONS AUX LIMITES SUR LA FRONTIERE EXTERIEURE. UN AUTRE AVANTAGE DE CETTE METHODE EST QUE LE TRAITEMENT DE DOMAINES MULTIPLEMENT CONNEXES NE RECQUIENT PAS DE PRECAUTIONS SPECIALES. NOUS AVONS PRESENTE LES RESULTATS NUMERIQUES D'UN ECOULEMENT AUTOUR D'UN CYLINDRE EN DEMARRAGE IMPULSIF POUR UNE LARGE GAMME DU NOMBRE DE REYNOLDS ENTRE 20 ET 3000. LA COMPARAISON ENTRE NOS RESULTATS ET CEUX EXPERIMENTAUX ET NUMERIQUES PUBLIES, EST TRES SATISFAISANTE. NOUS AVONS EFFECTUE AUSSI DES CALCULS D'UN ECOULEMENT AUTOUR DE DEUX CYLINDRES ALIGNES L'UN DERRIERE L'AUTRE (A RE = 100). NOUS AVONS MIS EN EVIDENCE UNE DISTANCE CRITIQUE L = 3.8D. LORSQUE L'ECART ENTRE LES DEUX CYLINDRES EST INFERIEURE A CETTE DISTANCE CRITIQUE, L'ALLEE DE TOURBILLON DE VON KARMAN APPARAIT SEULEMENT A L'ARRIERE DU CYLINDRE AVAL. DANS LE CAS CONTRAIRE, L'ALLEE DE VON KARMAN APPARAIT POUR LE CYLINDRE AMONT COMME POUR LE CYLINDRE AVAL, LES NOMBRES DE STROUHAL SONT LES MEMES POUR CES DEUX CYLINDRES. ENFIN, NOUS AVONS AUSSI PRESENTE LES RESULTATS D'UN ECOULEMENT AUTOUR DE TROIS CYLINDRES ALIGNES, DE QUATRE CYLINDRES AU SOMMET D'UN CARRE ET DE NEUF CYLINDRES
Author: Zhongtao Wang
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Languages : fr
Pages : 0
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Dans cette these, nous avons presente une methode numerique pour resoudre les equations de navier-stokes en formulation vitesse-tourbillon (u, ) dans un domaine exterieur. Nous avons utilise un schema en temps, comportant a chaque pas de temps une etape de convection et une etape de diffusion. L'etape de convection consiste a evaluer les valeurs du tourbillon d'un pas de temps au suivant, en remontant les caracteristiques. L'etape de diffusion se ramene a la resolution d'une equation du type i. La trace du tourbillon a la frontiere a ete obtenue a l'aide d'une technique variationelle. En effet, il existe un isomorphisme qui relie les deux composantes de vitesse a la frontiere (u . N, u . T) et les traces du tourbillon et sa derivee normale (, /n) a travers un probleme biharmonique generalise. Avec cette methode qui est tres facile a implemanter numeriquement, on n'a pas besoin d'imposer de conditions aux limites sur la frontiere exterieure. Un autre avantage de cette methode est que le traitement de domaines multiplement connexes ne recquient pas de precautions speciales. Nous avons presente les resultats numeriques d'un ecoulement autour d'un cylindre en demarrage impulsif pour une large gamme du nombre de reynolds entre 20 et 3000. La comparaison entre nos resultats et ceux experimentaux et numeriques publies, est tres satisfaisante. Nous avons effectue aussi des calculs d'un ecoulement autour de deux cylindres alignes l'un derriere l'autre (a re = 100). Nous avons mis en evidence une distance critique l = 3.8d. Lorsque l'ecart entre les deux cylindres est inferieure a cette distance critique, l'allee de tourbillon de von karman apparait seulement a l'arriere du cylindre aval. Dans le cas contraire, l'allee de von karman apparait pour le cylindre amont comme pour le cylindre aval, les nombres de strouhal sont les memes pour ces deux cylindres. Enfin, nous avons aussi presente les resultats d'un ecoulement autour de trois cylindres alignes, de quatre cylindres au sommet d'un carre et de neuf cylindres
Author: WATHIK.. LABIDI
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Languages : fr
Pages : 394
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LA FORMULATION VITESSE-TOURBILLON EST UTILISEE POUR SIMULER NUMERIQUEMENT DES ECOULEMENTS EXTERNES, INSTATIONNAIRES DE FLUIDE VISQUEUX INCOMPRESSIBLE. L'ETUDE DU CAS BIDIMENSIONNEL EST OBTENUE A TRAVERS UN SCHEMA AUX DIFFERENCES FINIES BASE SUR LA METHODE A.D.I. L'UTILISATION D'UNE DIFFERENCE FINIE SUR CINQ POINTS DANS LA DIRECTION DE L'ECOULEMENT PERMET LA PRISE EN COMPTE IMPLICITE DE L'EQUATION DE CONTINUITE. LES RESULTATS OBTENUS POUR LE CYLINDRE CIRCULAIRE EN DEMARRAGE IMPULSIF ONT MONTRE QUE L'EQUATION DE CONTINUITE N'ETAIT PAS VERIFIEE DANS UNE ZONE PROCHE DE LA PAROI DE L'OBSTACLE. ON A DONC UTILISE UNE METHODE ITERATIVE DE CORRECTION DU CHAMP DE VITESSE ET LES RESULTATS OBTENUS MONTRENT QUE LA METHODE EST EFFICACE. CETTE PREMIERE PARTIE A SERVI DE VALIDATION A L'USAGE DE LA FORMULATION VITESSE-TOURBILLON ET LE CAS TRIDIMENSIONNEL A ETE ABORDE. LE SCHEMA NUMERIQUE UTILISE EST BASE SUR DES DIFFERENCES FINIES ET LA METHODE A.D.I. EST UTILISEE POUR LES EQUATIONS DE LA VITESSE ET DU ROTATIONNEL. LES RESULTATS OBTENUS ONT MONTRE QUE LES DEUX CONDITIONS DE DIVERGENCE NULLE DE LA VITESSE ET DU ROTATIONNEL N'ETAIT PAS SATISFAITES ET DES PROCESSUS ITERATIFS DE CORRECTION ONT ETE UTILISES POUR OBLIGER LA SOLUTION A VERIFIER CES DEUX CONDITIONS. A L'AIDE DE CETTE METHODE, L'OBTENTION DE SOLUTIONS TRIDIMENSIONNELLES A FORTS EFFETS DE PAROIS A ETE POSSIBLE
Author: JEAN.. SALVI
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Languages : fr
Pages : 265
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CE DOCUMENT PRESENTE UNE METHODE DE RESOLUTION DES EQUATIONS DE NAVIER-STOKES EN FORMULATION VITESSE-TOURBILLON POUR DES ECOULEMENTS BIDIMENSIONNELS. CETTE METHODE S'APPUIE A LA FOIS SUR DES TECHNIQUES D'EQUATIONS INTEGRALES ET DE DEVELOPPEMENTS ASYMPTOTIQUES. LES METHODES INTEGRALES PERMETTENT DE TRANSFORMER L'EQUATION DE DIFFUSION DU TOURBILLON DANS LE DOMAINE FLUIDE EN UNE EQUATION INTEGRALE POSEE UNIQUEMENT SUR LA FRONTIERE DE CE DOMAINE. DE CETTE MANIERE, ON LOCALISE LE PROBLEME A RESOUDRE AU NIVEAU DES PAROIS, ZONES OU SE CREE LA VORTICITE. CEPENDANT, L'EQUATION INTEGRALE QUE L'ON OBTIENT PRESENTE UN PROBLEME DE STABILITE NUMERIQUE LORSQUE LA VISCOSITE V DU FLUIDE DIMINUE. C'EST POURQUOI, ON A CHOISI D'EFFECTUER UN DEVELOPPEMENT ASYMPTOTIQUE SUR L'EQUATION INTEGRALE. CECI PERMET DE REMPLACER L'EQUATION INITIALE PAR UN SYSTEME D'EQUATIONS INTEGRALES QUI RESTE STABLE LORSQUE V EST PETIT. LES DEUX PREMIERS TERMES DE CE DEVELOPPEMENT ASYMPTOTIQUE ONT ETE CALCULES. DE PLUS, PAR DES TECHNIQUES SIMILAIRES APPLIQUEES A LA FORMULE DE REPRESENTATION INTEGRALE DU TOURBILLON, ON A CONSTRUIT UNE RELATION SIMPLE ET ROBUSTE POUR CALCULER LA VORTICITE AU VOISINAGE DES PAROIS. NOUS AVONS EGALEMENT SITUE NOTRE METHODE PAR RAPPORT A D'AUTRES SCHEMAS DEJA EXISTANTS QUI PERMETTENT D'IMPOSER LA CONDITION DE NON-GLISSEMENT SUR LE TOURBILLON. CECI A ETE L'OCCASION D'ETABLIR CERTAINS LIENS ENTRE CES METHODES. NUMERIQUEMENT, LA METHODE A ETE TESTEE SUR UN EXEMPLE ANALYTIQUE. ON A PU CONSTATER QUE LES EQUATIONS INTEGRALES ASYMPTOTIQUES TRADUISENT CORRECTEMENT LA CONDITION DE NON-GLISSEMENT SUR LA VARIABLE TOURBILLON. LE RESULTAT EST DE MEILLEURE QUALITE AVEC UN DEVELOPPEMENT ASYMPTOTIQUE AU DEUXIEME ORDRE. ON A EGALEMENT CONSTATE UN PROBLEME DE CONVERGENCE POUR LES HAUTES FREQUENCES, C'EST-A-DIRE LORSQUE LA VITESSE VARIE BEAUCOUP SUR LES PAROIS. CETTE DIFFICULTE A ETE ATTENUEE PAR UN SCHEMA AU DEUXIEME ORDRE. LA METHODE A ETE INSEREE DANS UN SCHEMA GLOBAL DE RESOLUTION DES EQUATIONS DE NAVIER-STOKES. L'ETAPE DE CONVECTION/DIFFUSION DANS LE VOLUME S'APPUIE SUR LA METHODE DES CARACTERISTIQUES FAIBLES. ON A CALCULE L'ECOULEMENT AUTOUR D'UN CYLINDRE CIRCULAIRE FIXE ET EN MOUVEMENT DE TRANSLATION-ROTATION POUR DIFFERENTS NOMBRES DE REYNOLDS.
Author: Damien Tromeur-Dervout
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Languages : fr
Pages : 0
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Author: THEODORE.. TACHIM MEDJO
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Languages : fr
Pages : 116
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CE TRAVAIL SE COMPOSE DE DEUX PARTIES. LA PREMIERE PORTE SUR LES EQUATIONS DE NAVIER-STOKES EN DIMENSION DEUX ET EN VARIABLES VITESSE-VORTICITE, ET LA SECONDE SUR LA RESOLUTION NUMERIQUE DES EQUATIONS DE NAVIER-STOKES ET DE REACTION-DIFFUSION PAR LA METHODE DE GALERKIN NON LINEAIRE. DANS LA PREMIERE PARTIE, (CHAPITRE UN ET DEUX) NOUS PROPOSONS DES FORMULATIONS VARIATIONNELLES DES EQUATIONS DE NAVIER-STOKES EN VARIABLES VITESSE-VORTICITE EN DIMENSION DEUX. NOUS MONTRONS L'EXISTENCE ET L'UNICITE DE LA SOLUTION DU PROBLEME VARIATIONNEL, PUIS NOUS MONTRONS QUE CETTE FORMULATION EST EQUIVALENTE AUX EQUATIONS DE NAVIER-STOKES. DANS LA DEUXIEME PARTIE DE CETTE THESE, NOUS ABORDONS QUELQUES ASPECTS DE L'APPROXIMATION POUR LES GRANDS TEMPS DES EQUATIONS AUX DERIVEES PARTIELLES DISSIPATIVES, QUI EST UN PROBLEME TRES IMPORTANT DANS L'ETUDE DES ECOULEMENTS DES FLUIDES. POUR CELA NOUS UTILISONS DES METHODES DITES DE GALERKIN NON LINEAIRE INTRODUITE PAR M. MARION ET R. TEMAM. LE CHAPITRE TROIS EST CONSACRE A LA CONSTRUCTION DES BASES HIERARCHIQUES DES VARIABLES INCREMENTALES OSCILLANTES DANS LE BUT D'IMPLEMENTER LA METHODE DE GALERKIN NON LINEAIRE DANS LE CADRE DES DIFFERENCES FINIES. CE TRAVAIL EST UNE GENERALISATION D'UNE ETUDE INITIALEMENT FAITE PAR M. CHIEN ET R. TEMAM. NOUS UTILISONS ENSUITE CETTE BASE POUR RESOUDRE NUMERIQUEMENT PAR LA METHODE DE GALERKIN NON LINEAIRE LES EQUATIONS DE NAVIER-STOKES (CHAPITRE QUATRE) ET DE REACTION-DIFFUSION (CHAPITRE CINQ)
Author: YVES.. GUIDO
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Languages : fr
Pages : 163
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LA PREMIERE MODELISATION TRAITE D'UN PROBLEME D'ECOULEMENT DE FLUIDE AUTOUR D'UN CORPS SANS EPAISSEUR EN UTILISANT LA THEORIE DES PROFILS PORTANTS. ON CONSIDERE DEUX REGIONS : UNE LOCALISEE DANS LE VOISINAGE DU CORPS S ET L'AUTRE LOIN DE L'OBSTACLE. EN AMONT DU CORPS L'ECOULEMENT EST CONSIDERE UNIFORME, STATIONNAIRE, INVISCIDE ET PEU COMPRESSIBLE. ON UTILISE COMME METHODE DE DISCRETISATION, CELLE OBTENUE PAR UNE METHODE D'EQUATIONS INTEGRALES SUR LA SURFACE S ET UNE FORMULATION VITESSE EN METHODE DES SINGULARITES. PUIS ON DETERMINE LES MOUVEMENTS DE FLUIDE REEL (ON TIENT COMPTE DE LA VISCOSITE) DANS UN VOLUME TRIDIMENSIONNEL AVEC DES CONDITIONS AUX LIMITES ABSORBANTES SUR LES FRONTIERES ARTIFICIELLES IMPOSEES POUR RENDRE LE DOMAINE FINI. LA MODELISATION DU PROBLEME PHYSIQUE FAIT APPARAITRE UN SYSTEME D'EQUATIONS AUX DERIVEES PARTIELLES, CELUI DE NAVIER-STOKES. LA METHODE D'APPROXIMATION NUMERIQUE UTILISEE EST CELLE DES ELEMENTS FINIS. ON FAIT L'ANALYSE DU SYSTEME DE NAVIER STOKES INCOMPRESSIBLE PUIS D'UN PROBLEME LINEAIRE ASSOCIE A UN POINT FIXE APPROCHE PAR PENALISATION, CE QUI A L'AVANTAGE D'AVOIR L'UNICITE DE LA SOLUTION SANS CONDITION SUR LA VISCOSITE. CE SYSTEME EST AUSSI IDENTIQUE A CELUI MIS EN UVRE DANS LE NUMERIQUE. ON OBTIENT UN RESULTAT DE REGULARITE POUR LA SOLUTION DU SYSTEME PRECEDENT, S AYANT UN INTERIEUR, EN UTILISANT LA THEORIE DE L'EXTRACTEUR. APRES ON DEVELOPPE UN ALGORITHME DE CALCUL DE SENSIBILITE DE L'ECOULEMENT PAR RAPPORT A UNE VARIATION VIRTUELLE DE LA FORME DU CORPS. POUR CELA, ON CHOISIT UN CRITERE A OPTIMISER QUI EST UNE FONCTIONNELLE NON QUADRATIQUE ET NON ISOTROPE, LA FINESSE. ET ON CARACTERISE LA SEMI-DERIVEE EULERIENNE DE LA FINESSE, AINSI ON CONSIDERE L'ETAT DIRECT COMME UNE CONTRAINTE ET L'ETAT ADJOINT COMME LE MULTIPLICATEUR DE LAGRANGE ASSOCIE A CETTE CONTRAINTE. CE DERNIER A L'ORIGINALITE DE SATISFAIRE UN PROBLEME DE DIRICHLET NON HOMOGENE CONTRAIREMENT AUX CAS DES FONCTIONNELLES DEFINIES SUR L'ESPACE DE L'ENERGIE OU LES SYSTEMES SONT HOMOGENES. AINSI ON ABOUTIT A UN NOUVEAU PROBLEME DE MIN - MAX SUR UN CONVEXE K.
Author: RENE-JOEL.. BWEMBA
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Languages : fr
Pages : 233
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Book Description
LE TRAVAIL PRESENTE DANS CETTE THESE CONSTITUE UNE CONTRIBUTION A L'ETUDE DES FORMULATIONS TOURBILLON-FONCTION DE COURANT ET TOURBILLON-POTENTIEL VECTEUR DES EQUATIONS DE STOKES ET DE NAVIER-STOKES INCOMPRESSIBLES. LES METHODES NUMERIQUES UTILISEES SONT DES METHODES PSEUDO-SPECTRALES. LA PREMIERE PARTIE EST RELATIVE AUX EQUATIONS EN FORMULATION TOURBILLON-FONCTION DE COURANT. DANS LE CAS 2D CARTESIEN AVEC UNE DIRECTION DE PERIODICITE, ON ETUDIE LA STABILITE NUMERIQUE DES -SCHEMAS UTILISES POUR LA RESOLUTION DE CES EQUATIONS. DANS LE CAS 2D SANS DIRECTION DE PERIODICITE ON ETUDIE LA MATRICE D'INFLUENCE PERMETTANT DE DEFINIR DES CONDITIONS AUX LIMITES SUR LE TOURBILLON, LORSQUE L'ON UTILISE UNE METHODE DE COLLOCATION TCHEBYCHEV-TCHEBYCHEV. LA SECONDE PARTIE CONCERNE LES PROBLEMES 3D ET LA FORMULATION TOURBILLON-POTENTIEL VECTEUR. LA RESOLUTION NUMERIQUE, DANS UNE GEOMETRIE CARTESIENNE 3D A DEUX DIRECTIONS DE PERIODICITE, EST FAITE AU MOYEN D'UNE METHODE SPECTRALE DE TYPE FOURIER-FOURIER-TCHEBYCHEV. UNE TECHNIQUE DE MATRICE D'INFLUENCE EST UTILISEE POUR DEFINIR DES CONDITIONS AUX LIMITES SUR LES COMPOSANTES TANGENTIELLES DU TOURBILLON. ENFIN, POUR LA PRISE EN COMPTE DES CONDITIONS AUX LIMITES, UNE METHODE DE PENALISATION EST INTRODUITE ET ADAPTEE A LA RESOLUTION DU PROBLEME DE STOKES
Author: EMILE.. BOISVERT
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Languages : fr
Pages : 107
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Book Description
ON FAIT L'ETUDE NUMERIQUE DES EQUATIONS DE STOKES STATIONNAIRES POUR LA DIMENSION 2 EN ESPACE DANS LA FORMULATION VITESSE-PRESSION. APPROCHE DE LA CONDITION DE DIVERGENCE NULLE. STRUCTURATION AUTOMATIQUE D'UN DOMAINE. APPLICATIONS NUMERIQUES
