MODELISATION ET CALCUL D'ECOULEMENTS DIPHASIQUES A PHASES SEPAREES ET APPLICATION AU REMPLISSAGE D'UN RESERVOIR A CARBURANT

MODELISATION ET CALCUL D'ECOULEMENTS DIPHASIQUES A PHASES SEPAREES ET APPLICATION AU REMPLISSAGE D'UN RESERVOIR A CARBURANT

Author: BENOIT.. GRANIER

Publisher:

Published: 1996

Total Pages: 165

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NOTRE OBJECTIF EST DE CONSTRUIRE UN OUTIL NUMERIQUE ADAPTE A L'ETUDE DU REMPLISSAGE D'UN RESERVOIR A CARBURANT. UNE TELLE APPLICATION FAIT INTERVENIR DEUX PROBLEMES COUPLES: L'EVOLUTION DE L'ETAT DU CARBURANT ET DU GAZ - CONSIDERES COMME DEUX FLUIDES INCOMPRESSIBLES ET IMMISCIBLES - ET LE DEPLACEMENT DES INTERFACES GAZ-LIQUIDE DANS LE RESERVOIR. NOUS CONSTRUISONS TOUT D'ABORD UN SCHEMA IMPLICITE ORIGINAL DEDIE A LA RESOLUTION DES EQUATIONS DE NAVIER-STOKES EN REGIME INCOMPRESSIBLE INSTATIONNAIRE. NOUS UTILISONS A CET EFFET UNE METHODE DE COMPRESSIBILITE ARTIFICIELLE COUPLEE A UNE TECHNIQUE DE PAS DE TEMPS DUAL. L'ANALYSE DES PROPRIETES LINEAIRES DE STABILITE ET DE CONVERGENCE DE CE SCHEMA PERMET D'EVALUER SON COMPORTEMENT NUMERIQUE AINSI QUE LES PLAGES DE VARIATION DE SES PARAMETRES DE CONTROLE. PLUSIEURS CAS DE VALIDATION - PLAQUE PLANE ET CAVITES ENTRAINEES - SONT CONSIDERES POUR DIVERS NOMBRES DE REYNOLDS EN REGIMES STATIONNAIRE ET INSTATIONNAIRE. LA METHODE DE SUIVI D'INTERFACE PAR ISO-SURFACES EST ENSUITE PRESENTEE. NOUS DETAILLONS SES CARACTERISTIQUES PUIS PRECISONS CERTAINS APPORTS SPECIFIQUES TELS QUE L'ECRITURE DES CONDITIONS AUX LIMITES, L'UTILISATION D'UN PROCEDE DE REINITIALISATION ET LE TRAITEMENT DE RAPPORTS DE MASSE VOLUMIQUE ELEVES. LA TENSION SUPERFICIELLE EST MODELISEE A L'AIDE DE LA METHODE DES FORCES DE SURFACE CONTINUES. L'ENSEMBLE EST VALIDE PAR LE CALCUL DES INSTABILITES HYDRODYNAMIQUES DE RAYLEIGH-TAYLOR ET DE KELVIN-HELMHOLTZ, ET PAR LA SIMULATION DE LA PROPAGATION D'ONDES CAPILLAIRES. NOUS MONTRONS EGALEMENT QUE LA MASSE DE CHAQUE FLUIDE EST CONSERVEE A L'ORDRE DE PRECISION DU SCHEMA NUMERIQUE. DES APPLICATIONS DANS LE DOMAINE DE L'AERODYNAMIQUE INTERNE D'UN VEHICULE AUTOMOBILE SONT FINALEMENT DECRITES. LA MODELISATION DE L'IMPACT NORMAL DE GOUTTES SUR UNE SURFACE SOLIDE MET EN EVIDENCE LE ROLE ESSENTIEL JOUE PAR LA TENSION SUPERFICIELLE ET LA COURBURE DE LA PAROI. DES MODIFICATIONS APPORTEES AU LOGICIEL INDUSTRIEL DE MECANIQUE DES FLUIDES FIRE (AVL) AUTORISENT LA SIMULATION NUMERIQUE DU REMPLISSAGE DE RESERVOIRS 2D ET 3D


Modélisation eulérienne d'écoulements diphasiques à phase dispersée et simulation numérique par une méthode volumes-éléments finis

Modélisation eulérienne d'écoulements diphasiques à phase dispersée et simulation numérique par une méthode volumes-éléments finis

Author: Florentina Roxana Gabriela Panescu

Publisher:

Published: 2006

Total Pages: 161

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Cette thèse est consacrée à la construction et à l’étude mathématique et numérique d’un modèle d’écoulement diphasique à une phase incompressible. La première partie présente l’établissement du modèle. Le point de départ en est le modèle à deux fluides bien connu dans la littérature spécialisée que l’on considère ici sous sa forme isotherme et isobare et qui se traduit (en une dimension d’espace) par un système de quatre équations couplées. En utilisant la technique du développement de Chapman-Enskog dans la limite d’un temps de relaxation des vitesses tendant vers 0, on montre que ce système peut se réduire à un système à trois équations de conservation et on obtient une loi de comportement de type Darcy pour le déséquilibre des vitesses. La deuxième partie de ce travail est consacrée à l’analyse mathématique de ce modèle. On montre qu’il est hyperbolique, et on donne la solution exacte du problème de Riemann. Enfin, dans la dernière partie, on s’intéresse à l’approximation numérique de ce système. On développe des méthodes numériques basées sur des solveurs de Riemann exact et approchés pour l’approximation des termes hyperboliques et sur des méthodes d’éléments finis pour l’approximation des termes de déséquilibre des vitesses. On construit ensuite des méthodes implicites en temps pour ce type de discrétisation et on poursuit par la mise au point de schémas implicites à deux pas. On conclut par quelques applications numériques.


MODELISATION ET CALCUL IMPLICITE MULTIDOMAINE D'ECOULEMENTS DIPHASIQUES GAZ-GOUTTELETTES

MODELISATION ET CALCUL IMPLICITE MULTIDOMAINE D'ECOULEMENTS DIPHASIQUES GAZ-GOUTTELETTES

Author: ZI NIU.. WU

Publisher:

Published: 1992

Total Pages: 180

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LE BUT DE CETTE THESE EST DE MODELISER ET SIMULER DES ECOULEMENTS DIPHASIQUES GAZ-GOUTTELETTES RENCONTRES DANS UN MOTEUR A ESSENCE A INJECTION MULTIPOINT EN UTILISANT DES SCHEMAS AUX DIFFERENCES IMPLICITES ET UN TRAITEMENT MULTIDOMAINE THEORIQUEMENT FONDE. EN CE QUI CONCERNE LES ECOULEMENTS DIPHASIQUES, ON A MODELISE LE GAZ COMME UN MILIEU CONTINU NON VISQUEUX ET MULTI-ESPECE DANS UNE APPROCHE EULERIENNE ET LES GOUTTELETTES COMME UN MILIEU DISPERSE DANS UNE APPROCHE LAGRANGIENNE STATISTIQUE. ON A PARTICULIEREMENT ETUDIE DEUX PHENOMENES TRES PEU ABORDES: IMPACT DE GOUTTELETTE SUR UNE PAROI ET ARRACHEMENT DE GOUTTELETTES A UN FILM LIQUIDE ATTACHE A UNE PAROI. ON A DEVELOPPE UN MODELE D'IMPACT PERMETTANT DE DETERMINER DANS LE REGIME DE DESINTEGRATION LES CARACTERISTIQUES DES SOUS-GOUTTELETTES EJECTEES ET UN MODELE D'ARRACHEMENT QUI DONNE LA TAILLE, LA VITESSE ET LE FLUX DES GOUTTELETTES ARRACHEES EN FONCTION DES CONDITIONS DU LIQUIDE ET DU GAZ. ON A EGALEMENT PRESENTE UN ENSEMBLE DE METHODES NUMERIQUES NECESSAIRE A LA SIMULATION DES ECOULEMENTS DIPHASIQUES AVEC LES DIFFERENTS MODELES. PLUS PARTICULIEREMENT, ON A DEVELOPPE DES CONDITIONS DE RACCORD EN TRAITEMENT MULTIDOMAINE UTILISANT DES SCHEMAS IMPLICITES DISSIPATIFS A DEUX NIVEAUX EN TEMPS ET A TROIS POINTS PAR DIRECTION D'ESPACE. ON A ETABLI LA STABILITE DE GKS ET LA CONVERGENCE VERS L'ETAT STATIONNAIRE DE NOS CONDITIONS DE RACCORD ET ON LES A VALIDE DANS UN CAS TEST CLASSIQUE EN AERODYNAMIQUE EXTERNE-ECOULEMENT TRANSSONIQUE AUTOUR D'UN PROFIL NACA0012. ON A APPLIQUE NOS MODELES POUR SIMULER DEUX PROBLEMES POSES PAR L'INDUSTRIE AUTOMOBILE: L'ADMISSION DIPHASIQUE AIR-ESSENCE ET LE MOUVEMENT DES GOUTTELETTES INJECTEES DANS UNE PIPE D'ADMISSION EXPERIMENTALE ETUDIEE PAR PSA


Développement d'une approche de type LES pour la simulation d'écoulements diphasiques avec interface

Développement d'une approche de type LES pour la simulation d'écoulements diphasiques avec interface

Author: Pierre Trontin

Publisher:

Published: 2009

Total Pages: 246

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Alors que la simulation aux grandes échelles (L.E.S.) des écoulements monophasiques est largement répandue même dans le monde industriel, ce n'est pas le cas pour la L.E.S. d'écoulements diphasiques avec interface (c'est-à-dire d'écoulements où les deux phases liquide et gazeuse sont séparées par une interface). La difficulté majeure réside dans le développement de modèles de sous-maille adaptés au caractère diphasique de l'écoulement. Le but de ce travail est de générer une base D.N.S. dans le cadre d'écoulements diphasiques turbulents avec interface pour comprendre les interactions entre les petites échelles turbulentes et l'interface. Les différents termes sous-maille proviendront d'une analyse a priori de cette base D.N.S. Pour mener à bien ce travail, différentes techniques numériques sont testées et comparées dans le cadre de configurations turbulentes où de grandes déformations interfaciales apparaissent. Puis, l'interaction interface/turbulence est étudiée dans le cadre où les deux phases, séparées par une interface largement déformée, sont résolues par une approche D.N.S. La configuration retenue est l'interaction entre une nappe initialement plane et une T.H.I. libre. Les rapports de densités et de viscosltés sont fixés à 1 pour se concentrer sur l'effet du coefficient de tension de surface. Une étude paramétrique sur le nombre de Weber est menée. Finalement, un filtrage a priori de la base D.N.S. est réalisé et les termes sous-maille qui en découlent sont comparés les uns aux autres.


Modélisation numérique multidimensionnelle d'écoulements diphasiques liquide-gaz en régimes transitoire et permanent

Modélisation numérique multidimensionnelle d'écoulements diphasiques liquide-gaz en régimes transitoire et permanent

Author: Marc Boucker

Publisher:

Published: 1998

Total Pages: 242

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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.


Modélisation et simulation numérique d'écoulements incompressibles turbulents diphasiques à phases non miscibles

Modélisation et simulation numérique d'écoulements incompressibles turbulents diphasiques à phases non miscibles

Author: Jérôme Larocque

Publisher:

Published: 2008

Total Pages: 0

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L'objet de cette thèse est de modéliser et de simuler des écoulements turbulents diphasiques incompressibles à phases non miscibles. La modélisation et la simulation de ce type d'écoulements sont traitées dans le cadre des méthodes de Simulation des Grandes Echelles (SGE) ou Large Eddy Simulation (LES) en anglais qui consistent à calculer directement les plus grandes structures de l'écoulement et à modéliser les plus petites. Ces méthodes adaptées aux écoulements turbulents monophasiques sont étendues au cadre des écoulements turbulents diphasiques. Pour cela, elles sont couplées avec une méthode eulérienne de type ' Volume Of Fluid' (VOF) spécifique au caractère diphasique de l'écoulement. La pertinence du couplage entre les modélisations SGE et VOF est testée sur la configuration industrielle proposée par le CEA-CESTA: l'impact d'un jet rond turbulent sur une surface libre eau/air dans une cavité. Des mesures expérimentales de vitesse (Particle Image Velocimetry PIV) réalisées au CEA-CESTA sont disponibles pour valider les résultats numériques issus des simulations.


Modélisation et étude numérique d’un écoulement diphasique solide-liquide subissant un changement de phase dans un échangeur de chaleur

Modélisation et étude numérique d’un écoulement diphasique solide-liquide subissant un changement de phase dans un échangeur de chaleur

Author: Tarik El Rhafiki

Publisher:

Published: 2009

Total Pages: 188

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Ce travail s'inscrit dans le contexte du stockage et de distribution du froid par chaleur latente. Il traite, d'une manière essentiellement numérique, les écoulements diphasiques avec changement de phase solide-liquide dans un échangeur. Deux types de matériaux à changement de phase ont été testés : coulis de glace et coulis stabilisés. Le coulis de glace est une suspension composée d'une phase porteuse à base d'eau et d'éthanol et d'une phase active composée de particules de glace. Dans le coulis stabilisé, les particules en suspension sont encapsulées et peuvent contenir soit un corps pur ou une solution binaire. Pour modéliser les écoulements du coulis de glace, nous avons choisi une approche couplée : température-fraction de glace, basée sur l'hypothèse d'un équilibre thermodynamique entre les phases solide et liquide. Les résultats issus du modèle et de l'expérience sont en bon accord. Ils permettent d'estimer d'une manière précise le coefficient d'échange thermique local le long d l'échangeur. Dans le cas du coulis stabilisé, nous avons proposé un modèle physique homogène 2D décrivant l'écoulement en tenant compte des transferts thermiques, avec changement de phase, au cours d'un réchauffement (fusion d'un corps pur et d'une solution binaire( ou d'un refroidissement (cristallisation d'un corps pur). Le modèle permet de déterminer le coefficient d'échange thermique entre le mélange diphasique et la paroi de l'échangeur. Enfin, nous avons développé un modèle à deux phases basé sur une approche Eulérienne. Celui-ci introduit les couplages entre les deux phases pour décrire les différents mécanismes de transferts de masse, de quantité de mouvement et d'énergie. Il offre de larges possibilités permettant en particulier d'étudier l'effet des interactions entre les phases liquide et solide sur l'écoulement et les transferts thermiques au sein de la suspension.


Écoulements diphasiques stratifiés à faible contenu de liquide

Écoulements diphasiques stratifiés à faible contenu de liquide

Author: Denis Lopez

Publisher:

Published: 1994

Total Pages: 156

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LA THESE TRAITE DES ECOULEMENTS DIPHASIQUES A PHASES SEPAREES (OU STRATIFIES) A FAIBLE CONTENU DE LIQUIDE. LA MOTIVATION DE CETTE ETUDE PROVIENT DE L'INCAPACITE DES MODELES ACTUELS A RENDRE COMPTE CORRECTEMENT DE CE TYPE D'ECOULEMENT. LA THESE EST CENTREE SUR LE DEVELOPPEMENT D'UN MODELE LOCAL DIPHASIQUE. LA FORMULATION THEORIQUE DEVELOPPEE DANS CE TRAVAIL MET EN EVIDENCE LE PROBLEME MAJEUR DE LA FERMETURE DES TRANSFERTS INTERFACIAUX DE QUANTITE DE MOUVEMENT. LE PROBLEME EST DOUBLE: IL PORTE SUR LES DEFORMATIONS DE L'INTERFACE (CHAMP DE VAGUES) ET SUR LES DISTRIBUTIONS DE PRESSION ET DE CONTRAINTES VISQUEUSES. DANS CE TRAVAIL, ON SE DONNE LE CHAMP DE DEFORMATION DE L'INTERFACE ET ON CALCULE SOIT PAR UN MODELE SPECIFIQUE, SOIT PAR FERMETURE DIRECTE LES TERMES DE TRANSFERT INTERFACIAL DE QUANTITE DE MOUVEMENT. ON CONSIDERE DES DEFORMATIONS SINUSOIDALES MONOCHROMATIQUES, 2D ET DE FAIBLE AMPLITUDE. ALORS, ON PEUT SE PLACER DANS LE CADRE DE LA THEORIE LINEAIRE ET RESOUDRE NUMERIQUEMENT L'ECOULEMENT PERTURBE, VIA LA FONCTION COURANT DU CHAMP DE VITESSE PERTURBE QUI VERIFIE UNE EQUATION DE TYPE ORR-SOMMERFELD. CE MODELE EST RESOLU EN COORDONNEES CURVILIGNES ORTHOGONALES SUR UNE ONDE SINUSOIDALE. ON DEDUIT DE CE MODELE LES DISTRIBUTIONS DE CONTRAINTES QUI SONT INJECTEES DANS LE MODELE DIPHASIQUE DE L'ECOULEMENT MOYEN. LES DEUX MODELES DE L'ECOULEMENT MOYEN ET DE L'ECOULEMENT PERTURBE SONT VALIDES DANS LE CAS D'ECOULEMENT AU-DESSUS DE PAROI SOLIDE SINUSOIDALE, A PARTIR DE DONNEES DE LA LITTERATURE. LA SYNTHESE THEORIQUE DES RESULTATS PERMET DE PROPOSER UNE FERMETURE DU TERME DE TRANSFERT INTERFACIAL LIE A LA PERTURBATION DE PRESSION SUR LA PAROI EN TERME DE COEFFICIENT DE TRAINEE DE FORME. CETTE MODELISATION PERMET AUSSI DE RESOUDRE UN PROBLEME PLUS GLOBAL DE TYPE HYDRAULIQUE DIPHASIQUE, APRES INTEGRATION SUR LA SECTION. LE MODELE EST ENSUITE APPLIQUE AUX ECOULEMENTS DIPHASIQUES. COMPTE TENU DU RESULTAT PRECEDENT, ON S'EST D'ABORD INTERESSE AU COUPLAGE ENTRE LE MODELE DIPHASIQUE ET LA FERMETURE DIRECTE DU TERME DE TRANSFERT LIE A LA PRESSION. CE TERME DE TRANSFERT A ETE ADAPTE SOUS FORME DE COEFFICIENT DE TRAINEE DE FORME AU-DESSUS DE VAGUES. ON AJOUTE A LA TRAINEE DE FORME SUR L'ONDE DOMINANTE DU SPECTRE DE VAGUES, LE CISAILLEMENT DE TYPE RUGUEUX SUR LES PETITES VAGUES QUI SE SUPERPOSENT A L'ONDE DOMINANTE. L'ANALYSE DE RESULTATS EXPERIMENTAUX EN ECOULEMENTS A PHASES SEPAREES ACQUIS DANS LE CADRE DE CETTE THESE ET PAR D'AUTRES AUTEURS, VALIDE LA MODELISATION PROPOSEE. AU TERME DE CE TRAVAIL, ON A PROPOSE UN PREMIER MODELE DIPHASIQUE LOCAL EN ECOULEMENTS A PHASES SEPAREES AINSI QUE LA MODELISATION DU TERME DE TRANSFERT INTERFACIAL ASSOCIE A LA PRESSION, POUR UNE ONDE DOMINANTE DU CHAMP DE VAGUES DONNEE


SIMULATION D'ECOULEMENTS MULTIPHASIQUES DANS LES INSTALLATIONS INDUSTRIELLES

SIMULATION D'ECOULEMENTS MULTIPHASIQUES DANS LES INSTALLATIONS INDUSTRIELLES

Author: ABDELMAJID.. NAFIDI

Publisher:

Published: 1992

Total Pages: 118

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CETTE THESE TRAITE LA MODELISATION DES ECOULEMENTS PRESENTS DANS LES USINES DE RETRAITEMENT DES DECHETS NUCLEAIRES. ELLE A POUR BUT LA MISE EN PLACE D'UN CODE DE CALCUL CAPABLE DE PREVOIR CES ECOULEMENTS DANS LE CADRE DES APPROXIMATIONS SUIVANTES: - ECOULEMENT MONODIMENSIONNEL, - FAIBLEMENT COMPRESSIBLE, - DIPHASIQUE STRATIFIE, - PHASE GAZEUSE CONSTITUEE D'UN MELANGE D'ESPECES CHIMIQUES, AVEC POSSIBILITE DE REACTION ENTRE LES ESPECES ET AVEC CONDENSATION DE LA VAPEUR D'EAU. UNE ANALYSE BIBLIOGRAPHIQUE ASSEZ COMPLETE SUR LES EFFETS DES INSTABILITES DE L'INTERFACE D'UN ECOULEMENT DIPHASIQUE STRATIFIE EST EFFECTUEE. DEUX LOGICIELS SONT MIS AU POINT: - LE PREMIER TRAITE LES ECOULEMENTS DE FLUIDES COMPRESSIBLES ET DE MELANGES GAZEUX REACTIFS, - LE SECOND TRAITE LES ECOULEMENTS DIPHASIQUES STRATIFIES


Advances in Hydroinformatics

Advances in Hydroinformatics

Author: Philippe Gourbesville

Publisher: Springer

Published: 2015-08-21

Total Pages: 616

ISBN-13: 9812876154

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This book is a collection of extended papers based on presentations given during the SIMHYDRO 2014 conference, held in Sophia Antipolis in June 2014. It focuses on the modeling and simulation of fast hydraulic transients, on 3D modeling, and on uncertainties and multiphase flows. The book explores both the limitations and performance of current models and presents the latest developments based on new numerical schemes, high-performance computing, multiphysics and multiscale methods, and better interaction with field or scale model data. It addresses the interests of practitioners, stakeholders, researchers and engineers active in this field.