Modélisation numérique d'écoulements bifluides 3 D instationnaires avec adaptation de maillage PDF Download
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Author: Damien Guégan
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 203
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Book Description
L'objectif de cette thèse est de développer un outil numérique dédié à la prédiction d'écoulements multifluides. Nous nous plaçons dans le cadre des équations de Navier-Stokes instationnaires. Les fluides sont considérés comme incompressibles et immiscibles. La discrétisation de ces équations est effectuée par une méthode de projection, tandis que le suivi de l'interface est assurée par la méthode Level Set. Nous proposons une méthode d'interface mince, la Ghost Fluid Method, afin de traiter de manière fine sur des maillages non-structurés, les discontinuités à l'interface. Des comparaisons sont effectuées avec une méthode d'épaississement. La partie principale de ce travail est consacrée à la mise au point d'un couplage entre le solveur Navier-Stokes et des techniques d'adaptation de maillages. Après avoir décrit les techniques utilisées, nous proposons des solutions afin d'adapter efficacement les maillages aux écoulements bifluides. Notre approche est validée sur des tests académiques et testée sur plusieurs simulations 2D et 3D plus complexes, bénéficiant de résultats expérimentaux.
Author: Damien Guégan
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 203
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Book Description
L'objectif de cette thèse est de développer un outil numérique dédié à la prédiction d'écoulements multifluides. Nous nous plaçons dans le cadre des équations de Navier-Stokes instationnaires. Les fluides sont considérés comme incompressibles et immiscibles. La discrétisation de ces équations est effectuée par une méthode de projection, tandis que le suivi de l'interface est assurée par la méthode Level Set. Nous proposons une méthode d'interface mince, la Ghost Fluid Method, afin de traiter de manière fine sur des maillages non-structurés, les discontinuités à l'interface. Des comparaisons sont effectuées avec une méthode d'épaississement. La partie principale de ce travail est consacrée à la mise au point d'un couplage entre le solveur Navier-Stokes et des techniques d'adaptation de maillages. Après avoir décrit les techniques utilisées, nous proposons des solutions afin d'adapter efficacement les maillages aux écoulements bifluides. Notre approche est validée sur des tests académiques et testée sur plusieurs simulations 2D et 3D plus complexes, bénéficiant de résultats expérimentaux.
Author: Frederic Magoules
Publisher: CRC Press
ISBN: 1439856613
Category : Mathematics
Languages : en
Pages : 409
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Book Description
Exploring new variations of classical methods as well as recent approaches appearing in the field, Computational Fluid Dynamics demonstrates the extensive use of numerical techniques and mathematical models in fluid mechanics. It presents various numerical methods, including finite volume, finite difference, finite element, spectral, smoothed particle hydrodynamics (SPH), mixed-element-volume, and free surface flow. Taking a unified point of view, the book first introduces the basis of finite volume, weighted residual, and spectral approaches. The contributors present the SPH method, a novel approach of computational fluid dynamics based on the mesh-free technique, and then improve the method using an arbitrary Lagrange Euler (ALE) formalism. They also explain how to improve the accuracy of the mesh-free integration procedure, with special emphasis on the finite volume particle method (FVPM). After describing numerical algorithms for compressible computational fluid dynamics, the text discusses the prediction of turbulent complex flows in environmental and engineering problems. The last chapter explores the modeling and numerical simulation of free surface flows, including future behaviors of glaciers. The diverse applications discussed in this book illustrate the importance of numerical methods in fluid mechanics. With research continually evolving in the field, there is no doubt that new techniques and tools will emerge to offer greater accuracy and speed in solving and analyzing even more fluid flow problems.
Author: RAPHAEL.. LARDAT
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 185
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Book Description
L'ETUDE NUMERIQUE D'ECOULEMENTS INSTATIONNAIRES, EXTERNES, DECOLLES, DE FLUIDE VISQUEUX INCOMPRESSIBLE AUTOUR D'UN PROFIL D'AILE A GRANDE INCIDENCE A ETE EFFECTUE PAR LA TECHNIQUE DES DIFFERENCES FINIES ET LA SIMULATION DES GRANDES ECHELLES. LES EQUATIONS DE NAVIER-STOKES SONT RESOLUES EN FORMULATION VITESSE-TOURBILLON (3D) ET FONCTION DE COURANT-TOURBILLON (2D) SUR DES MAILLAGES CURVILIGNES ORTHOGONAUX. LES METHODES NUMERIQUES ONT ETE EVALUEES POUR UN FAIBLE NOMBRE DE REYNOLDS PAR COMPARAISON AVEC L'EXPERIENCE. DIFFERENTS MODELES DE SOUS-MAILLE ONT ETE TESTES EN DEUX DIMENSIONS ET A GRAND NOMBRE DE REYNOLDS. UN NOUVEAU MODELE APPELE GRADIENT DU TOURBILLON EST PROPOSE DANS LE CAS D'ECOULEMENTS BI-DIMENSIONNELS. UN CALCUL 3D EST EFFECTUE A GRAND NOMBRE DE REYNOLDS ET ON COMPARE LES RESULTATS DES SIMULATIONS DES GRANDES ECHELLES 2D ET 3D AVEC DES RESULTATS EXPERIMENTAUX.
Author: Loula Fezoui
Publisher:
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Category : Numerical analysis
Languages : fr
Pages : 44
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Author: Marc Boucker
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 242
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Book Description
Ce travail est consacré au développement d'une méthode de résolution numérique d'un modèle simplifie d'écoulements diphasiques liquide-gaz, a sa mise en œuvre dans une maquette logicielle et a sa validation sur des configurations d'écoulements stationnaires et instationnaires. Le modèle d'écoulement diphasique considéré est une restriction du modèle général à deux fluides comprenant deux équations de bilan de masse et deux équations de bilan de quantité de mouvement. Ce système ne peut se mettre sous forme conservative et sa partie convective n'est pas hyperbolique. Une méthode volumes finis fondée sur le schéma volumes finis a flux caractéristiques est appliquée a ce système et adaptée au cas tridimensionnel sur des maillages non structures formes de tétraèdres. Une discrétisation originale du terme non conservatif dans le cas multidimensionnel est proposée. Une formulation implicite non linéaire du schéma numérique permet d'atteindre de grandes valeurs du nombre de cfl (supérieur a 100). Par ailleurs, les contraintes visqueuses sont prises en compte dans un algorithme à pas fractionnaire au moyen d'une discrétisation par éléments finis. Le passage de la discrétisation volumes finis a la discrétisation éléments finis est réalisé a l'aide des techniques de projections appelées passerelles volumes finis - éléments finis. Les calculs sur des cas test de validation ont permis d'obtenir les principaux résultats suivants : démonstration de la faisabilité de calculs sur un modèle diphasique a deux fluides non hyperbolique, en 3d sur des maillages non structures ; la gamme des taux de vide est accessible numériquement sur presque toute son étude ; l'efficacité du traitement implicite en temps pour atteindre des états stationnaires est démontrée.
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: Thi Thu Cuc Bui
Publisher:
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Category :
Languages : en
Pages : 176
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On s'intéresse ici à la simulation d'écoulements bifluides visqueux incompressibles et immiscibles, régis par les équations de Stokes. Une stratégie de couplage basée sur l'adaptation de maillage anisotrope permet un suivi précis de l'évolution de l'interface gouvernée par une équation d'advection. Dans la première partie de ce travail, on aborde les aspects théoriques liés au modèle des écoulements bifluides. En particulier, on propose un préconditionnement efficace lorsque le rapport des viscosités est important et on présente un schéma numérique basé sur la méthode de caractéristiques pour résoudre l'équation d'advection. L'utilisation des triangulations anisotropes raffinées au voisinage de l'interface permet une capture précise de celle-ci avec un nombre minimal de degrés de liberté. Dans la seconde partie, on présente des résultats numériques dans plusieurs domaines d'applications obtenus avec cette approche pour illustrer les différents aspects de notre stratégie de couplage.
Author: Stéphane Lanteri
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Languages : fr
Pages :
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Book Description
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
Author: Du Xi
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Languages : fr
Pages : 156
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Book Description
Un schéma compact de haute précision basé sur le résidu (RBC) a été développé au laboratoire SINUMEF pour la simulation numérique d'écoulements compressibles en maillages structurés. Certaines proriétés intéressantes font de ce schéma un bon choix pour les calculs d'écoulements compressibles. L'objectif de cette thèse est donc de développer un schéma basé sur le résidu (RB) en maillages non-structurés avec une précision d'ordre élevé. A cette fin, deux approches ont été explorées. La première est basé sur la méthode des volumes finies en non-structuré et conduit à un schéma basé sur le résidu appelé FV-RB. Le seconde approche s'appuie sur une nouvelle formulation spatiale dite volumes spectraux (SV) et mène au schéma SV-RB. Le schéma FV-RB a été développé à l'ordre 2 et 3. Avec cette version du schéma, de nombreux cas tests sont calculés: écoulement d'un fluide parfait et visqueux, subsonique, transonique et hypersonique, stationnaire et instationnaire, en 2D et en 3D. Une analyse de la précision et du coût de calcul est effectuée pour le schéma FV-RB. Dans la seconde approche, un schéma SV-RB est développé à l'ordre 2 et 3 pour résoudre le problème d'advection pure et les équations d'Euler. A travers quelques cas tests, une comparaison de la précision et l'efficacité est effectuée entre le schéma RB et un solveur de Riemman classique, et entre deux formulations du schéma RB développés ici.
Author: Gang Jin
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Languages : fr
Pages : 342
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Book Description
L'ECOULEMENT INSTATIONNAIRE TURBULENT AUTOUR D'UN PROFIL D'AILE A FORTE INCIDENCE A ETE ETUDIE POUR UN FLUIDE INCOMPRESSIBLE. LA CONFIGURATION DU PROFIL D'AILE A ETE PLACEE DANS UN ECOULEMENT UNIFORME STATIONNAIRE OU OSCILLANT EN TAMIS. LA MISE EN UVRE D'UN LOGICIEL DE CALCUL EST EFFECTUEE EN MAILLAGE CURVILIGNE DE TYPE H, PRECIS AU SECOND ORDRE TEMPOREL ET SPATIAL, PERMETTANT LA RESOLUTION DES EQUATIONS DE NAVIER-STOKES COMPLETES POUR UN SILLAGE DE GEOMETRIE COMPLEXE, AFIN DE PREDETERMINER LA NAISSANCE D'INSTABILITES, DU DECOLLEMENT INSTATIONNAIRE ET DES STRUCTURES ORGANISEES DU SILLAGE A DES NOMBRES DE REYNOLDS MODERES. DANS CE CONTEXTE, UNE ANALYSE PHYSIQUE DES PROPRIETES DE L'ECOULEMENT A LA SORTIE DU DOMAINE A PERMIS DE DEVELOPPER DES CONDITIONS LIMITES NON-REFLECTIVES, EN ECOULEMENT INCOMPRESSIBLE ET INSTATIONNAIRE, DANS LE SYSTEME DES EQUATIONS DE NAVIER-STOKES. CE TYPE DE CONDITIONS LIMITES A PERMIS D'UTILISER UNE DISTANCE RAISONNABLE A L'AVAL ET D'EFFECTUER DES ECONOMIES NOTABLES SUR LE TEMPS DE CALCUL. AINSI IL MINIMISE LES EFFETS DE RETROACTION ET DE CONFINEMENT ARTIFICIEL. LE DEVELOPPEMENT DU MODELE DE TURBULENCE INSTATIONNAIRE A DEUX EQUATIONS EST EFFECTUE SUR LES EQUATIONS DE NAVIER-STOKES EN MOYENNE DE PHASE POUR LES NOMBRES DE REYNOLDS ELEVES. CETTE METHODOLOGIE PERMET DE CALCULER LES EFFETS FORTEMENT INSTATIONNAIRES (ECOULEMENT TURBULENT EN TAMIS) POUR UNE GEOMETRIE COMPLEXE. UN TRAITEMENT DE MODELE A FAIBLE NOMBRE DE REYNOLDS EST INCLUS. UNE MODELISATION POUR LE TERME DE PRODUCTION D'ENERGIE CINETIQUE TURBULENTE, EN FONCTION DU ROTATIONNEL LOCAL, EST PROPOSEE D'APRES DES CONSIDERATIONS PHYSIQUES, AFIN DE SURMONTER LE PROBLEME DE LA SURPRODUCTION D'ENERGIE TURBULENTE DANS LA REGION AU VOISINAGE DU POINT D'ARRET. L'ENSEMBLE DES RESULTATS OBTENUS MONTRENT L'EFFICACITE DE CETTE APPROCHE POUR LA PREDETERMINATION DES ECOULEMENTS INSTATIONNAIRES, DECOLLES EN SITUATION NATURELLE ET FORCEE
