Méthodes spectrales pour la modélisation non-linéaire d'écoulements à surface libre instationnaires

Méthodes spectrales pour la modélisation non-linéaire d'écoulements à surface libre instationnaires

Author: David Le Touzé

Publisher:

Published: 2003

Total Pages: 256

ISBN-13:

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Ce doctorat étudie l'application de méthodes spectrales potentielles à la génération de houle non-linéaire. Leur utilisation restreinte en hydrodynamique navale malgré leur convergence rapide et leur précision, est d'abord passée en revue. Puis, on caractérise les techniques spectrales tri-dimensionnelles développées : méthode directe et techniques High-Order Spectral, dont une nouvelle variante est proposée. Des cas tests d'oscillations libres et forcées de surface libre en cuve sont validés par confrontation à diverses méthodes. L'approche est ensuite étendue au moyen de stratégies de 'potentiel additionnel', et différents modèles sont développés et validés : pour la génération et la propagation de houle irrégulière non-linéaire par doublets tournants spécifiquement optimisés ; modèles novateurs spectral/BEM et spectral/visqueux pour la diffraction autour de corps ; bassin de houle numérique au second ordre reproduisant toutes les caractéristiques physiques du nouveau bassin de l'ECN.


METHODES SPECTRALES EN DOMAINES NON RECTANGULAIRES. APPLICATION AU CALCUL D'ECOULEMENTS A SURFACE LIBRE

METHODES SPECTRALES EN DOMAINES NON RECTANGULAIRES. APPLICATION AU CALCUL D'ECOULEMENTS A SURFACE LIBRE

Author: ABDOU.. GARBA

Publisher:

Published: 1993

Total Pages: 212

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LA PRESENTE ETUDE CONCERNE L'EMPLOI DES METHODES SPECTRALES POUR LA RESOLUTION NUMERIQUE DE PROBLEMES DANS DES GEOMETRIES COMPLEXES. LA PREMIERE PARTIE EST CONSACREE A L'ETUDE DE TECHNIQUES PERMETTANT D'APPLIQUER EFFICACEMENT LES METHODES SPECTRALES DANS DES GEOMETRIES COMPLEXES. LA PREMIERE TECHNIQUE REPOSE SUR UNE TRANSFORMATION DE COORDONNEE POUR SE RAMENER A UN RECTANGLE, LA SECONDE EST CELLE DITE DE PLONGEMENT QUI FAIT APPEL A LA METHODE DE LA MATRICE D'INFLUENCE. LA DEUXIEME PARTIE CONCERNE LE DEVELOPPEMENT D'UNE METHODE NUMERIQUE DE CALCUL DES ECOULEMENTS INSTATIONNAIRES BIDIMENSIONNELS A SURFACE LIBRE D'UN FLUIDE VISQUEUX INCOMPRESSIBLE AVEC PERIODICITE DANS LA DIRECTION HORIZONTALE. LES EQUATIONS SONT CONSIDEREES DANS LA FORMULATION FONCTION DE COURANT-TOURBILLON. UN CHANGEMENT DE VARIABLE BASE SUR LA HAUTEUR DE LA SURFACE LIBRE PERMET D'EFFECTUER LES CALCULS DANS UN DOMAINE FIXE. DEUX TYPES DE SCHEMAS DU SECOND ORDRE EN TEMPS ONT ETE CONSIDERES. LE PREMIER SCHEMA EST SEMI-IMPLICITE ET CONDUIT A UNE RESOLUTION DIRECTE, LE SECOND EST COMPLETEMENT IMPLICITE ET NECESSITE, DE CE FAIT, UNE RESOLUTION ITERATIVE. LA RESOLUTION EN ESPACE, LE TYPE SPECTRAL FOURIER-TCHEBYCHEV, UTILISE LA TECHNIQUE DE MATRICE D'INFLUENCE POUR LA VERIFICATION DES CONDITIONS AUX BORDS ET DE SURFACE LIBRE. CES DEUX SCHEMAS ONT ETE EPROUVES SUR DIVERS EXEMPLES: SOLUTION ANALYTIQUE, AMORTISSEMENT D'UNE VAGUE ET INJECTION-EXTRUSION


Advances in Numerical Simulation of Nonlinear Water Waves

Advances in Numerical Simulation of Nonlinear Water Waves

Author: Qingwei Ma

Publisher: World Scientific

Published: 2010

Total Pages: 700

ISBN-13: 9812836497

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Deals with numerical methods that have been employed to simulate nonlinear water waves. This book covers important applications, such as overturning waves, breaking waves, waves generated by landslides, freak waves, solitary waves, tsunamis, sloshing waves, interaction of extreme waves with beaches, and interaction with fixed structures.


Rogue Waves 2004

Rogue Waves 2004

Author: Michel Olagnon

Publisher: Editions Quae

Published: 2005

Total Pages: 322

ISBN-13: 9782844331502

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Depuis le colloque Rogue Waves 2000, des avancées significatives ont été réalisées dans la description et la proposition de modèles susceptibles d'améliorer notre compréhension des vagues scélérates. Les questions qui se posent maintenant concernent l'influence que ces résultats doivent avoir sur les normes et pratiques de la construction navale et offshore, et s'ils apportent des possibilités d'amélioration pour les systèmes de prévision et d'alerte. Le colloque Rogue Waves 2004 de Brest a de nouveau rassemblé de nombreux scientifiques et ingénieurs qui ont pu y confronter et discuter leurs positions sur le sujet.


Modélisation d'écoulements à surface libre avec fronts mobiles par éléments finis

Modélisation d'écoulements à surface libre avec fronts mobiles par éléments finis

Author: Bainian Zhang

Publisher:

Published: 1992

Total Pages: 234

ISBN-13:

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LA METHODE DES ELEMENTS FINIS A CONNU DEPUIS QUELQUES DIZAINES D'ANNEES UN ESSOR REMARQUABLE A CAUSE DE L'ACCROISSEMENT DE LA CAPACITE DES ORDINATEURS. TOUT D'ABORD CONFINEE A LA MECANIQUE DES STRUCTURES, LA METHODE DES ELEMENTS FINIS A ETE APPLIQUEE AVEC SUCCES A LA MECANIQUE DES FLUIDES ET PLUS PARTICULIEREMENT A L'HYDRODYNAMIQUE OU ELLE TROUVE UN TERRAIN D'APPLICATION REMARQUABLE A CAUSE DE LA DESCRIPTION DU MILIEU PHYSIQUE AUX FRONTIERES ET A LA BATHYMETRIE SOUVENT COMPLEXES. LE PRESENT TRAVAIL S'INSCRIT DANS CETTE PERSPECTIVE ET PRESENTE TOUT D'ABORD LES MODELES GENERAUX TRIDIMENSIONNELS DE TYPE NAVIER-STOKES AINSI QUE LA DERIVATION DES MODELES BIDIMENSIONNELS HORIZONTAUX ASSOCIES DE TYPE SAINT-VENANT. POUR CE DERNIER SYSTEME D'EQUATIONS INSTATIONNAIRES, NON LINEAIRES, PLUSIEURS METHODES DE RESOLUTION ONT ETE EXAMINEES, MISES EN UVRE ET TESTEES. EN ASSOCIATION AVEC CES STRATEGIES DE RESOLUTION, UNE SERIE D'ELEMENTS TRIANGULAIRES TRES SIMPLES A ETE TESTEE POUR SELECTIONNER LES ELEMENTS LES PLUS INTERESSANTS POUR UNE MISE EN UVRE OPTIMALE DANS LE CONTEXTE DE LA METHODE DES ELEMENTS FINIS. UNE SERIE D'EXEMPLES STATIONNAIRES ET INSTATIONNAIRES PERMET DE PRESENTER LEURS PERFORMANCES ET LEUR APPLICABILITE DANS UNE UTILISATION CONCRETE; L'ETUDE DE LA PROPAGATION DE LA MAREE DANS LA MANCHE FOURNIT, A CET EGARD, UNE BONNE ILLUSTRATION. ENFIN, LA MODELISATION DE LA PROPAGATION DES ECOULEMENTS DANS DES DOMAINES AVEC FRONTIERE MOBILE A ETE DUMENT ETUDIEE. CERTAINS ASPECTS AUSSI BIEN PHYSIQUES QUE MATHEMATIQUES DU PHENOMENE SONT RAPPELES. UNE DEMARCHE ALGORITHMIQUE EST PROPOSEE, ET VALIDEE SUR DES CAS COMPORTEMENTAUX


Simulation numérique des écoulements à surface libre avec turbulence

Simulation numérique des écoulements à surface libre avec turbulence

Author: FRANCOIS.. BOUTTES

Publisher:

Published: 1994

Total Pages: 341

ISBN-13:

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La méthode des éléments finis (m.e.f.) A été appliquée avec succès pour représenter l'hydrodynamique a surface libre, mais avec une modélisation de la turbulence très simplifiée. Ce travail a pour but de simuler, a l'aide de la m.e.f., des écoulements a surface libre avec des représentations de la turbulence plus complexes. Il commence par une présentation générale des modèles de turbulence. Nous avons choisi d'utiliser plus particulièrement deux types de modèle: le modèle k-, des modèles aux longueurs de mélange développés a partir de la simplification du modèle précédent. Une simplification supplémentaire est effectuée en bidimensionnalisant les modèles. Un travail de ce type a déjà été effectué par rodi et al pour le modèle k-. Nous l'avons complété pour les modèles aux longueurs de mélange. Dans le cas ou les courbures de l'écoulement horizontal sont importantes, nous proposons des variantes des deux types de modèle précédents et par ailleurs, une modification des frottements de fond intervenant dans l'équation de l'écoulement (saint-venant). Cette dernière est notamment importante pour les études sedimentologiques. La méthode de résolution des équations du modèle k- utilisée dans cette thèse est la méthode des éléments finis ; il s'agit alors de résoudre un système non linéaire complexe ; dans ce travail, nous avons fait un choix d'interpolation particulier et teste plusieurs méthodes de résolution. Le couplage avec le modèle hydrodynamique est effectue par un algorithme explicite. Sont présentés plusieurs critères pour contrôler la convergence du modèle k-. Nous terminons par une validation des modèles de turbulence utilises sur de nombreux exemples. Sur ces derniers, nous avons vérifié les méthodes employées pour résoudre les équations du modèle k-


METHODES SPECTRALES, METHODES DE DECOMPOSITION DE DOMAINES ET PARALLELISME

METHODES SPECTRALES, METHODES DE DECOMPOSITION DE DOMAINES ET PARALLELISME

Author: ELISABETH.. FOURNIER

Publisher:

Published: 1998

Total Pages: 170

ISBN-13:

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CE TRAVAIL DE THESE S'INSCRIT DANS LE CADRE DE LA SIMULATION D'ECOULEMENTS COMPRESSIBLES VISQUEUX ET INSTATIONNAIRES, EN PRESENCE DE FORTS GRADIENTS. DANS LE BUT D'ETUDIER DES INSTABILITES HYDRODYNAMIQUES TELLES QUE CELLES DE KELVIN-HELMHOLTZ ET DE RAYLEIGH-TAYLOR, LE CODE VECTORIEL SECOMD AVAIT ETE DEVELOPPE, EN UTILISANT UNE METHODE PSEUDO-SPECTRALE DE DECOMPOSITION DE DOMAINES AVEC ADAPTATION DYNAMIQUE DU MAILLAGE. AFIN D'AUGMENTER LA RESOLUTION, LA METHODE NUMERIQUE A ETE PARALLELISEE SUR CRAY-T3D ET T3E A L'AIDE DU PARADIGME SHMEM : LA VERSION PARALLELE EST BAPTISEE AMENOPHIS. LA TECHNIQUE DE PARALLELISATION QUI REPOSE ESSENTIELLEMENT SUR LA DISTRIBUTION DES SOUS-DOMAINES SUR DES GROUPES DE PROCESSEURS PERMET DE PARALLELISER LES CALCULS SUR LES SOUS-DOMAINES. LA PARALLELISATION A NECESSITE L'ECRITURE D'UN MODULE DE TRANSPOSITION DE MATRICE AFIN D'EFFECTUER LES DERIVEES DANS UNE DIRECTION, PUIS L'AUTRE. LE CODE AMENOPHIS A ETE VALIDE SUR L'INSTABILITE DE KELVIN-HELMHOLTZ EN REGIME NON LINEAIRE ET SUR L'INSTABILITE DE RAYLEIGH-TAYLOR EN REGIME LINEAIRE. UNE ETUDE PARAMETRIQUE DE L'ECOULEMENT DE RAYLEIGH-TAYLOR MONOMODE A ETE EFFECTUEE PAR VARIATION DES NOMBRES DE SCHMIDT, D'ATWOOD ET DE MACH. UNE SIMULATION MULTIMODE, UTILISANT 5 DOMAINES DE 51 POLYNOMES DE CHEBYSHEV CHACUN ET 512 MODES DE FOURIER, A ETE REALISEE. L'EVOLUTION DE LA CONCENTRATION ET LA VORTICITE PERMET DE SUIVRE LA STRUCTURE DE L'ECOULEMENT AU COURS DU TEMPS.


Acoustics, Aeroacoustics and Vibrations

Acoustics, Aeroacoustics and Vibrations

Author: Fabien Anselmet

Publisher: John Wiley & Sons

Published: 2016-01-07

Total Pages: 529

ISBN-13: 1119178398

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This didactic book presents the main elements of acoustics, aeroacoustics and vibrations. Illustrated with numerous concrete examples linked to solid and fluid continua, Acoustics, Aeroacoustics and Vibrations proposes a selection of applications encountered in the three fields, whether in room acoustics, transport, energy production systems or environmental problems. Theoretical approaches enable us to analyze the different processes in play. Typical results, mostly from numerical simulations, are used to illustrate the main phenomena (fluid acoustics, radiation, diffraction, vibroacoustics, etc.).


Finite Volumes for Complex Applications IX - Methods, Theoretical Aspects, Examples

Finite Volumes for Complex Applications IX - Methods, Theoretical Aspects, Examples

Author: Robert Klöfkorn

Publisher: Springer Nature

Published: 2020-06-09

Total Pages: 727

ISBN-13: 3030436519

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The proceedings of the 9th conference on "Finite Volumes for Complex Applications" (Bergen, June 2020) are structured in two volumes. The first volume collects the focused invited papers, as well as the reviewed contributions from internationally leading researchers in the field of analysis of finite volume and related methods. Topics covered include convergence and stability analysis, as well as investigations of these methods from the point of view of compatibility with physical principles. Altogether, a rather comprehensive overview is given on the state of the art in the field. The properties of the methods considered in the conference give them distinguished advantages for a number of applications. These include fluid dynamics, magnetohydrodynamics, structural analysis, nuclear physics, semiconductor theory, carbon capture utilization and storage, geothermal energy and further topics. The second volume covers reviewed contributions reporting successful applications of finite volume and related methods in these fields. The finite volume method in its various forms is a space discretization technique for partial differential equations based on the fundamental physical principle of conservation. Many finite volume methods preserve further qualitative or asymptotic properties, including maximum principles, dissipativity, monotone decay of free energy, and asymptotic stability, making the finite volume methods compatible discretization methods, which preserve qualitative properties of continuous problems at the discrete level. This structural approach to the discretization of partial differential equations becomes particularly important for multiphysics and multiscale applications. The book is a valuable resource for researchers, PhD and master’s level students in numerical analysis, scientific computing and related fields such as partial differential equations, as well as engineers working in numerical modeling and simulations.


Flow Sensing in Air and Water

Flow Sensing in Air and Water

Author: Horst Bleckmann

Publisher: Springer Science & Business Media

Published: 2014-01-22

Total Pages: 558

ISBN-13: 364241446X

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In this book, leading scientists in the fields of sensory biology, neuroscience, physics and engineering explore the basic operational principles and behavioral uses of flow sensing in animals and how they might be applied to engineering applications such as autonomous control of underwater or aerial vehicles. Although humans possess no flow-sensing abilities, countless aquatic (e.g. fish, cephalopods and seals), terrestrial (e.g. crickets and spiders) and aerial (e.g. bats) animals have flow sensing abilities that underlie remarkable behavioral feats. These include the ability to follow silent hydrodynamic trails long after the trailblazer has left the scene, to form hydrodynamic images of their environment in total darkness, and to swim or fly efficiently and effortlessly in the face of destabilizing currents and winds.