CONTRIBUTION THEORIQUE ET NUMERIQUE DES METHODES INTEGRALES DE FRONTIERE A LA RESOLUTION DES EQUATIONS DE NAVIER-STOKES BIDIMENSIONNELLES EN FORMULATION VITESSE-TOURBILLON
CONTRIBUTION THEORIQUE ET NUMERIQUE DES METHODES INTEGRALES DE FRONTIERE A LA RESOLUTION DES EQUATIONS DE NAVIER-STOKES BIDIMENSIONNELLES EN FORMULATION VITESSE-TOURBILLON

Author: JEAN.. SALVI

Publisher:

Published: 1999

Total Pages: 265

ISBN-13:

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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.

CONTROLE ET OPTIMISATION DE FORME DANS LES EQUATIONS DE NAVIER-STOKES
CONTROLE ET OPTIMISATION DE FORME DANS LES EQUATIONS DE NAVIER-STOKES

Author: YVES.. GUIDO

Publisher:

Published: 1997

Total 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.

METHODE MIXTE SPECTRALE FOURIER-ELEMENTS DE FRONTIERE ET APPLICATION AUX EQUATIONS DE NAVIER-STOKES INCOMPRESSIBLE
METHODE MIXTE SPECTRALE FOURIER-ELEMENTS DE FRONTIERE ET APPLICATION AUX EQUATIONS DE NAVIER-STOKES INCOMPRESSIBLE

Author: MOHAMED.. ELGHAOUI

Publisher:

Published: 1998

Total Pages: 181

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UNE METHODE DE TYPE DOMAINE FICTIF EST PROPOSEE POUR LA RESOLUTION D'EQUATIONS AUX DERIVEES PARTIELLES DANS DES GEOMETRIES COMPLEXES. ELLE EST BASEE SUR UNE DECOMPOSITION DU PROBLEME DE DEPART EN UN PROBLEME PERIODIQUE, POSE SUR UN DOMAINE FICTIF (CARTESIEN) ET RESOLU PAR UNE METHODE SPECTRALE FOURIER, ET EN UN PROBLEME HOMOGENE RESOLU PAR ELEMENTS DE FRONTIERE. CETTE METHODE EST EN PARTICULIER APPLIQUEE A L'EQUATION D'ADVECTION-DIFFUSION ET AUX EQUATIONS DE NAVIER-STOKES INCOMPRESSIBLE. DIFFERENTS TESTS SONT MENES POUR EVALUER SES CAPACITES, AINSI QUE SES PROPRIETES DE PRECISION ET DE STABILITE. LA RESOLUTION DES EQUATIONS DE NAVIER-STOKES EST ENVISAGEE EN FORMULATIONS TOURBILLON-FONCTION DE COURANT ET VITESSE-PRESSION. ELLE EST FONDEE SUR DES ALGORITHMES DE DETERMINATION DIRECTE DU TOURBILLON OU DE LA PRESSION SUR LE BORD. L'APPROCHE EST VALIDEE EN CONSIDERANT DES PROBLEMES CLASSIQUES DE LA MECANIQUE DES FLUIDES. ENFIN, ON PRESENTE UNE APPROCHE ASYMPTOTIQUE PERMETTANT DE TRAITER CES MEME PROBLEMES DE MANIERE TRES EFFICACE.

RESOLUTION NUMERIQUE DES EQUATIONS DE NAVIER-STOKES COMPRESSIBLES BIDIMENSIONNELLES
RESOLUTION NUMERIQUE DES EQUATIONS DE NAVIER-STOKES COMPRESSIBLES BIDIMENSIONNELLES

Author: JEAN-LUC.. BACHA

Publisher:

Published: 1993

Total Pages: 290

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AUJOURD'HUI, LES METHODES DE SIMULATION NUMERIQUE D'ECOULEMENTS DE FLUIDES PARFAITS EN AERODYNAMIQUE, MODELISES PAR LES EQUATIONS D'EULER, SONT EFFICACES ET TRES UTILISEES. POUR UNE MEILLEURE COMPREHENSION DES PHENOMENES PHYSIQUES PLUS COMPLEXES, L'ETAPE SUIVANTE CONSISTE A METTRE EN UVRE DES METHODES EFFICACES DE RESOLUTION D'ECOULEMENTS DE FLUIDES VISQUEUX COMPRESSIBLES, MODELISES PAR LES EQUATIONS DE NAVIER-STOKES. L'ETUDE QUE NOUS PRESENTONS FAIT SUITE A LA MISE EN PLACE D'UN CODE DE RESOLUTION DES EQUATIONS D'EULER EN DIMENSION 2 ET CONSISTE EN L'IMPLEMENTATION DE LA RESOLUTION DES EQUATIONS DE NAVIER-STOKES COMPRESSIBLES BIDIMENSIONNELLES. NOUS SUIVONS LA DEMARCHE SUIVANTE: 1) NOUS RAPPELONS LA NATURE MATHEMATIQUE DES EQUATIONS DE NAVIER-STOKES; 2) NOUS CHERCHONS A DEFINIR DES CONDITIONS AUX LIMITES STABLES A PARTIR D'UNE METHODE D'ENERGIE POUR AVOIR UN PROBLEME BIEN POSE; 3) NOUS RESOLVONS NUMERIQUEMENT LES EQUATIONS A PARTIR DU SCHEMA DE LAX-WENDROFF A 1 PAS DE TEMPS ASSOCIE A LA METHODE DES VOLUMES FINIS POUR L'INTEGRATION EN ESPACE, NOUS ETUDIONS SA STABILITE ET IMPLEMENTONS LES CONDITIONS AUX LIMITES PROPOSEES; 4) UNE SERIE DE TESTS CLASSIQUES NOUS PERMET DE VALIDER LES DIFFERENTES OPTIONS CHOISIES; 5) DANS UNE DERNIERE PARTIE NOUS ETUDIONS ET METTONS EN UVRE DEUX TECHNIQUES D'ACCELERATION DE LA CONVERGENCE CORRESPONDANT A LA METHODE MULTIGRILLE ET A LA METHODE DE SEQUENCE DE GRILLES

Étude numérique des équations bi-dimensionnelles de Navier-Stokes avec conditions aux limites périodiques
Étude numérique des équations bi-dimensionnelles de Navier-Stokes avec conditions aux limites périodiques

Author: Carole Rosier

Publisher:

Published: 1989

Total Pages: 137

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Le but de ce travail est de décrire de nouvelles méthodes numériques bien adaptées à la résolution des équations de Navier-Stokes sur de grands temps d'intégration. Introduites par Foias, Manley et Temam, ces méthodes correspondent à la projection des équations sur un espace non linéaire alors que la méthode de Galerkin usuelle peut être interprétée comme une projection sur un espace linéaire, d'où la terminologie de méthode de Galerkin non linéaire. Dans un premier temps nous décrivons le problème et rappelons certains résultats théoriques concernant le comportement des solutions quand t temps vers l'infini. Le second chapitre est consacré à une étude comparative de schémas basée sur différentes discrétisations en temps des équations de Navier-Stokes.Nous montrons que les schémas de type prédicteur-correcteur ou Runge-Kutta sont mieux adaptés à l'approximation de Galerkin que le schéma de projection ou celui d'Adam-Bashforth-Crank-Nicholson. Dans le troisième chapitre nous donnons une motivation théorique de la méthode de Galerkin non linéaire. Puis nous définissons des variétés de dimension finie, appelées variétés inertielles approchées, qui approchent l'attracteur et décrivent l'interaction entre les petites et grandes structures de l'écoulement. Ces variétés inertielles approchées donnent lieu à de nouveaux schémas numériques que nous étudions à la fin du chapitre (la discrétisation en temps étant de type Runge-Kutta). Cette étude numérique est illustrée par les tests numériques du 4e chapitre.

RESOLUTION DES EQUATIONS DE NAVIER-STOKES TRIDIMENSIONNELLES
RESOLUTION DES EQUATIONS DE NAVIER-STOKES TRIDIMENSIONNELLES

Author: PATRICK.. QUEUTEY

Publisher:

Published: 1989

Total Pages:

ISBN-13:

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CE TRAVAIL CONCERNE LA RESOLUTION NUMERIQUE DES EQUATIONS DE NAVIER-STOKES POUR UN ECOULEMENT INCOMPRESSIBLE TURBULENT. POUR UN CHOIX DE COORDONNEES CURVILIGNES, LA THESE SE DIVISE EN DEUX PARTIES (PREMIERE PARTIE: FORMULATION CONVECTIVE; DEUXIEME PARTIE: FORMULATION CONSERVATIVE). LA FORMULATION CONVECTIVE EST TRAITEE PAR LE MODE PARTIELLEMENT PARABOLIQUE ET LE COUPLAGE VITESSE-PRESSION UTILISE UNE METHODE DE CORRECTION DE PRESSION (PROCEDURE SIMPLER). LE SOLVEUR DE PRESSION EMPLOI UN ALGORITHME DE GRADIENTS CONJUGUES PRECONDITIONNE PAR UN LU INCOMPLET OU LES INVERSIONS SONT REALISEES PAR DES SERIES DE NEUMANN A NOMBRE DE TERMES FINIE. DEUX APPLICATIONS SONT CONSIDEREES. L'UNE EST LE PROBLEME AXISYMETRIQUE DE L'INTERACTION HELICE-CARENE (EXPERIENCES DU DTRC) OU LE PROPULSEUR EST MODELISE PAR UNE THEORIE DE DISQUE ACTUATEUR. L'AUTRE (EXPERIENCES DU DLR) CORRESPOND A L'ECOULEMENT TURBULENT AUTOUR DE L'ELLIPSOIDE DE REVOLUTION A 10 DEGRES D'IUNCIDENCE (RE=7.2 MILLIONS). LES COMPARAISONS SONT EN ACCORD AVEC LES EXPERIENCES POUR LE PREMIER CAS ET METTENT EN EVIDENCE, DANS LE DEUXIEME CAS, LE BESOIN DE SE DEBARASSER DE CONDITIONS INITIALES ET LES PROBLEMES DE CONVERGENCE LIES A LA TECHNIQUE DE CORRECTION DE PRESSION. CELA JUSTIFIE LE DEVELOPPEMENT DE LA FORMULATION CONSERVATIVE. CETTE FORMULATION REPOSE SUR UN TRAITEMENT ELLIPTIQUE, LA TECHNIQUE DE CORRECTION DE PRESSION SUIT ALORS L'APPROCHE DE LA PROCEDURE PISO. LES CALCULS SONT MENES POUR L'ECOULEMENT LAMINAIRE COMPLET AUTOUR DE L'ELLIPSOIDE DE REVOLUTION A 10 DEGRES D'INCIDENCE (RE=1.6 MILLIONS). LES RESULTATS SONT MEILLEURS MALGRE UN MANQUE DE NOMBRE DE POINTS DE DISCRETISATION. CE TRAVAIL EVOQUE AUSSI (EN ANNEXES) LES PROBLEMES INHERENTS A LA DISCRETISATION DES EQUATIONS DE QUANTITE DE MOUVEMENT ET PROPOSE QUELQUES TECHNIQUES POUR AMELIORER LA QUALITE DES SCHEMAS NUMERIQUES