COUPLAGE DE METHODES NUMERIQUES EN SIMULATION DIRECTE D'ECOULEMENT INCOMPRESSIBLES

COUPLAGE DE METHODES NUMERIQUES EN SIMULATION DIRECTE D'ECOULEMENT INCOMPRESSIBLES

Author: MOHAMED LEMINE.. OULD SALIHI

Publisher:

Published: 1998

Total Pages: 240

ISBN-13:

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CE TRAVAIL EST CONSACRE AU DEVELOPPEMENT DES METHODES LAGRANGIENNES COMME ALTERNATIVES OU COMPLEMENTS AUX METHODES EULERIENNES CONVENTIONNELLES POUR LA SIMULATION D'ECOULEMENTS INCOMPRESSIBLES EN PRESENCE D'OBSTACLES. ON S'INTERESSE EN PARTICULIER A DES TECHNIQUES OU DES SOLVEURS EULERIENS ET LAGRANGIENS COHABITENT DANS LE MEME DOMAINE DE CALCUL MAIS TRAITENT DIFFERENTS TERMES DIFFERENTS DES EQUATIONS DE NAVIER-STOKES, AINSI QU'A DES TECHNIQUES DE DECOMPOSITION DE DOMAINES OU DIFFERENTS SOLVEURS SONT UTILISES DANS CHAQUES SOUS-DOMAINES. LORSQUE LES METHODES EULERIENNES ET LAGRANGIENNES COHABITENT DANS LE MEME DOMAINE DE CALCUL (METHODE V.I.C.), LES FORMULES DE PASSAGE PARTICULES-GRILLES PERMETTENT DE REPRESENTER LA VORTICITE AVEC LA MEME PRECISION SUR UNE GRILLE FIXE ET SUR LA GRILLE LAGRANGIENNE. LES METHODES V.I.C. AINSI OBTENUES COMBINENT STABILITE ET PRECISION ET FOURNISSENT UNE ALTERNATIVE AVANTAGEUSE AUX METHODES DIFFERENCES-FINIES POUR DES ECOULEMENTS CONFINES. LORSQUE LE DOMAINE DE CALCUL EST DECOMPOSE EN SOUS-DOMAINES DISTINCTS TRAITES PAR METHODES LAGRANGIENNES ET PAR METHODES EULERIENNES, L'INTERPOLATION D'ORDRE ELEVE PERMET DE REALISER DES CONDITIONS D'INTERFACE CONSISTANTES ENTRE LES DIFFERENTS SOUS-DOMAINES. ON DISPOSE ALORS DE METHODES DE CALCUL AVEC DECOMPOSITION EN SOUS-DOMAINES, DE TYPE EULER/LAGRANGE OU LAGRANGE/LAGRANGE, ET RESOLUTION EN FORMULATION (VITESSE-TOURBILLON)/(VITESSE-TOURBILLON) OU (VITESSE-PRESSION)/(VITESSE-TOURBILLON). LES DIFFERENTES METHODES DEVELOPPEES ICI SONT TESTEES SUR PLUSIEURS TYPES D'ECOULEMENTS (CAVITE ENTRAINEE, REBOND DE DIPOLES DE VORTICITE, ECOULEMENT DANS UNE CONDUITE ET SUR UNE MARCHE, ECOULEMENT AUTOUR D'OBSTACLES) ET COMPAREES A DES METHODES DE DIFFERENCES-FINIES D'ORDRE ELEVE.


Simulation numérique d'écoulements multi-fluides sur grille de calcul

Simulation numérique d'écoulements multi-fluides sur grille de calcul

Author: Olivier Basset

Publisher:

Published: 2006

Total Pages: 200

ISBN-13:

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Cette thèse porte sur le développement de méthodes numériques pour le calcul d’écoulements incompressibles multi-fluides sur grille de calcul, s’inscrivant ainsi dans le cadre du projet MecaGrid.Une étude de la grille MecaGrid met en évidence son caractère hétérogène et ses conséquences. Plusieurs techniques d’optimisation sont présentées afin d’améliorer son utilisation : répartir la masse de calcul de façon adaptée, et privilégier le travail des processeurs vis-à-vis des communications réseaux pénalisantes.Des méthodes numériques sur maillage non structuré composé de tétraèdres sont choisies pour réaliser la simulation directe d’écoulements multi-fluides avec capture d’interface. Nous adoptons une approche unique qui rappelle celle du Multiscale, dans laquelle la condensation d’une fonction Bulle pyramidale est utilisée comme technique universelle de stabilisation.Les équations de Navier-Stokes incompressible sont résolues par une méthode éléments finis mixtes à interpolation P1+/P1. Un schéma temporel d’Euler implicite est appliqué, en association avec un algorithme de Newton pour linéariser le problème.Les interfaces sont capturées par une technique Level Set à interpolation continue P1 qui consiste à résoudre une équation de transport stabilisée par la condensation d’une Bulle (Residual-Free Bubbles). Le couplage avec une équation d’Hamilton-Jacobi permet de réinitialiser la fonction Level Set au court de son transport. La comparaison avec une méthode Galerkin discontinue proche du Volume of Fluid montre que le Level Set se distingue par sa simplicité et l’absence de diffusion numérique.Enfin, les simulations numériques sont validées par plusieurs cas test reconnus.


Simulation numérique en éléments finis d'écoulements de fluides visqueux incompressibles et compressibles par une méthode de couplage des équations de Navier-Stokes et du potentiel

Simulation numérique en éléments finis d'écoulements de fluides visqueux incompressibles et compressibles par une méthode de couplage des équations de Navier-Stokes et du potentiel

Author: Guillaume Terrasson

Publisher:

Published: 1989

Total Pages: 167

ISBN-13: 9782726106037

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LES EQUATIONS DE NAVIER-STOKES, REGISSANT L'ECOULEMENT D'UN FLUIDE VISQUEUX, SE SIMPLIFIENT DANS LES REGIONS OU L'ECOULEMENT EST IRROTATIONNEL, ET SE REDUISENT ALORS A L'EQUATION SCALAIRE DU POTENTIEL. LE BUT DE CE TRAVAIL EST DE DECOMPOSER LE DOMAINE DE CALCUL EN DEUX SOUS-DOMAINES: LE PREMIER OU LES HYPOTHESES DE FLUIDE POTENTIEL RESTENT VALIDES, ET LE SECOND OU L'ECOULEMENT EST REGI PAR LES EQUATIONS DE NAVIER-STOKES. UNE METHODE DE COUPLAGE DES DEUX MODELES AINSI OBTENUS SERA PROPOSEE, EN S'APPUYANT SUR UNE DISCRETISATION EN TEMPS DES EQUATIONS DE NAVIER-STOKES PAR DECOMPOSITION D'OPERATEURS. DES EXPERIENCES NUMERIQUES UTILISANT CETTE METHODOLOGIE ONT ETE EFFECTUEES, ET LEUR VALIDITE ETUDIEE PAR COMPARAISON AVEC LA RESOLUTION GLOBALE DES EQUATIONS DE NAVIER-STOKES


Modélisation d'écoulements incompressibles de fluides non-miscibles

Modélisation d'écoulements incompressibles de fluides non-miscibles

Author: Stéphane Vincent

Publisher:

Published: 1999

Total Pages: 336

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LA SIMULATION NUMERIQUE DIRECTE D'ECOULEMENTS DIPHASIQUES INCOMPRESSIBLES INSTATIONNAIRES EST ABORDEE POUR DES PROBLEMES DANS LESQUELS DE GRANDS CONTRASTES DE MASSE VOLUMIQUE ET DE VISCOSITE INTERVIENNENT, AINSI QUE LA TENSION SUPERFICIELLE. UN MODELE PHYSIQUE UNIQUE, OU MODELE 1-FLUIDE, EST MIS EN PLACE GLOBALEMENT POUR TOUTES LES PHASES EN PRESENCE. UNE APPROXIMATION NUMERIQUE ORIGINALE DES EQUATIONS DU MOUVEMENT EST REALISEE SUR UN MAILLAGE FIXE PAR UNE METHODE DE LAGRANGIEN AUGMENTE EN FORMULATION VOLUMES FINIS IMPLICITES D'UNE PART, ET PAR DES SCHEMAS D'ORDRE ELEVE, COUPLES A DES LIMITEURS DE FLUX (SCHEMAS TVD) D'AUTRE PART. LA TENSION SUPERFICIELLE EST MODELISEE PAR UNE TECHNIQUE DE FORCES DE SURFACE CONTINUES (CSF). UN COUPLAGE DE L'OUTIL DE SIMULATION DIRECTE AVEC UNE METHODE DE RAFFINEMENT LOCAL DE MAILLAGE AUTOUR DE L'INTERFACE, ADAPTATIVE EN TEMPS ET EN ESPACE, EST DE PLUS PROPOSE POUR ACCEDER A UNE SOLUTION MULTIECHELLES SPATIALES ET POUR OPTIMISER LE TEMPS DE CALCUL ET LA MEMOIRE. LES INTERETS DE LA SIMULATION NUMERIQUE SONT MIS EN AVANT PAR L'ETUDE DE DIFFERENTS PROBLEMES DIPHASIQUES COMPLEXES TELS QUE L'INSTABILITE D'UN JET VISQUEUX A FAIBLE NOMBRE DE REYNOLDS, LE DEFERLEMENT D'UNE ONDE DE RUPTURE DE BARRAGE OU L'IMPACT DE GOUTTES SUR DES SUBSTRATS LIQUIDES OU SOLIDES.


Contribution à l'analyse numérique des méthodes de couplage particules-grille en mécanique des fluides

Contribution à l'analyse numérique des méthodes de couplage particules-grille en mécanique des fluides

Author: Jian Xin Kong

Publisher:

Published: 1993

Total Pages: 217

ISBN-13:

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Ce travail concerne l'étude numérique des méthodes du couplage particules-grille (ou appelée methode de vortex in cell) en écoulements bidimensionnels de fluides incompressibles, tant parfait que peu visqueux. Dans la première partie de ce travail on s'intéresse a la resolution numérique des équations d'Euler incompressibles par des méthodes de vortex in cell (vic). On propose une technique itérative pour en améliorer la précision et on montre sur des cas tests l'efficacité de ces techniques. Dans la seconde partie, on montre la convergence pour les équations de navier-stokes d'une methode de vortex utilisant la diffusion numérique produite par la reinitialisation des particules pour simuler la diffusion physique. On définit un schéma vic base sur les techniques de la première partie et on l'utilise pour la simulation de turbulence bidimensionnelle périodique. On obtient les premiers résultats satisfaisants par methode de vortex in cell pour ce cas test difficile


Contribution à la simulation numérique d'écoulements incompressibles en géométries complexes

Contribution à la simulation numérique d'écoulements incompressibles en géométries complexes

Author: Kwalha Ahipo

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Published: 2007

Total Pages: 164

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Ce travail a pour objet le développement d'un code de calcul pour la résolution numérique des équations de Navier-Stokes en écoulement incompressible dans des domaines géométriques quelconques. Les équations sont discrétisées selon la technique des volumes finis sur un maillage cartésien non orthogonal, colocalisé (sans décalage de grille de calcul des composantes de vitesse et de la pression). La non orthogonalité des volumes de contrôle est prise en compte à l'aide de schémas numériques spécifiques inspirés des travaux de M. Péric (Defered Correction). Le couplage vitesse-pression est régi par un algorithme prédicteur-correcteur basé sur la Méthode de Projection, utilisant la décomposition de Hodge, qui semble plus performant que les algorithmes classiques de type SIMPLE (Semi-Implicit Method for Pressure-Linked Equation). Cet algorithme intègre les approximations de Rhie et Chow qui permettent de limiter les oscillations numériques inhérentes à l'utilisation d'un maillage colocalisé. Les divers éléments introduits lors de l'élaboration du code en vue d'accroître ses performances ont été systématiquement évalués et comparés sur des écoulements tests en géométrie 2D. Finalement ce code a pu être utilisé pour modéliser l'écoulement 3D d'un jet de paroi au-dessus d'une bosse. Une étude comparative montre que les résultats de la simulation sont nettement meilleurs que ceux obtenus dans les mêmes conditions par une approche de type frontière immergée utilisant un simple maillage cartésien orthogonal.


Simulation numérique directe des écoulements à phases dispersées

Simulation numérique directe des écoulements à phases dispersées

Author: Kateryna Voronetska

Publisher:

Published: 2012

Total Pages: 0

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Dans l'industrie du pétrole et des moteurs, les écoulements de fluides non-miscibles sont fréquemment rencontrés : écoulements d'hydrocarbures dans les conduites, séparation en production, injection de carburant dans les moteurs, procédés de raffinage, etc.Pour modéliser ce type d'écoulement, deux approches sont possibles. Soit l'écoulement est décrit de façon macroscopique et les phénomènes locaux (rupture et coalescence des gouttes, glissement des phases, compaction locale, etc.) sont modélisés à l'aide de lois de fermeture analytiques ou empiriques. Soit l'écoulement est modélisé de manière directe à l'échelle de la goutte et on s'attache à décrire précisément l'interface et les interactions entre les phases. C'est cette dernière approche que nous avons proposé d'adopter pour étudier des écoulements à phase dispersée liquide-liquide, et plus particulièrement les phénomènes de rupture et coalescence, collision ou déformation de gouttes. Ainsi, le but principal de ce travail de thèse a été le développement d'un code de simulation numérique directe capable de modéliser un écoulement diphasique liquide-liquide, afin d'étudier en détail les effets de coalescence et de rupture entre les gouttes. Ce travail a nécessité l'utilisation d'une technique de suivi d'interface appropriée et le développement d'un solveur des équations de Navier-Stokes incompressible pour calculer le champ de vitesse, ainsi qu'une méthode de couplage entre ces deux solveurs pour la simulation des écoulements diphasiques. Notre outil numérique a été validé sur de nombreux cas tests académiques et appliqué à l'étude du processus de séparation liquide-liquide.


COUPLAGE DES EQUATIONS DE NAVIER-STOKES ET EULER

COUPLAGE DES EQUATIONS DE NAVIER-STOKES ET EULER

Author: CHUANJU.. XU

Publisher:

Published: 1993

Total Pages: 274

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DANS LA SIMULATION DE LA MECANIQUE DES FLUIDES, LES EFFETS DE LA DIFFUSION DANS LE FLUIDE SONT FAIBLES DANS UNE PARTIE DE LA REGION DE CALCUL. LES EQUATIONS SONT PLUS SIMPLES ET AUSSI MOINS COUTEUSES A APPROCHER QUE LES EQUATIONS DE NAVIER-STOKES. LA PREMIERE PARTIE DE CE TRAVAIL EST CONSACREE A LA RESOLUTION DES EQUATIONS D'EULER EN DEUX DIMENSIONS D'ESPACE POUR LEQUEL ON INTRODUIT UNE METHODE DE DECOUPLAGE VITESSE/TOURBILLON. DEUX METHODES DE DISCRETISATION SPECTRALES, DE TYPE GALERKIN ET COLLOCATION, SONT UTILISEES POUR APPROCHER LES EQUATIONS AINSI DECOUPLEES. ON MONTRE DES RESULTATS DE STABILITE ET DES ESTIMATIONS D'ERREUR POUR CHACUNE DE CES DISCRETISATIONS. DES COURBES D'ERREUR CONFIRMENT LES RESULTATS THEORIQUES AINSI OBTENUS. DANS LA DEUXIEME PARTIE ON S'INTERESSE A L'ETUDE DU PROBLEME DE COUPLAGE ENTRE LES EQUATIONS DE NAVIER-STOKES ET D'EULER PAR DES METHODES DE TYPE ELEMENTS SPECTRAUX OU LES CONDITIONS DE RACCORD APPROPRIEES SONT SPECIFIEES. CETTE METHODE DE COUPLAGE EST VALIDEE PAR DES SIMULATIONS NUMERIQUES DU MOUVEMENT D'UN FLUIDE AUTOUR D'UN OBSTACLE. NOUS MONTRONS QUE L'APPROCHE MISE EN UVRE EST STABLE, ET FOURNIT UNE ALTERNATIVE MOINS COUTEUSE QU'UN CODE SPECTRAL NAVIER-STOKES PUR


Simulation numérique en mécanique des fluides. 2e édition

Simulation numérique en mécanique des fluides. 2e édition

Author: Philippe Traoré

Publisher: Éditions Cépaduès

Published: 2022-08-10

Total Pages: 11

ISBN-13: 2364939097

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L’objectif de cet ouvrage est de décrire les fondements théoriques de la méthode des volumes finis qui est aujourd’hui reconnue, à bien des égards, comme étant la méthode de choix pour la simulation numérique en mécanique des fluides. Il s’adresse principalement aux étudiants de master ou d’écoles d’ingénieurs qui souhaitent s’initier aux principes de la simulation numérique en mécanique des fluides basée sur la méthode des volumes finis. Après une introduction sur l’essor et les enjeux de la simulation numérique, les équations de conservation en mécanique des fluides sont rappelées. L’ouvrage introduit ensuite les concepts de base de la méthode des volumes finis et aborde la notion de maillage (maillage structuré, multibloc, non-structuré, non-conforme,…). L’équation de transport d’une quantité scalaire est utilisée comme équation modèle et la discrétisation de chacun de ses termes (terme temporel, terme diffusif, terme convectif et terme source ou puits) est détaillée. Une attention particulière est portée sur les notions fondamentales comme l’ordre de précision, la stabilité et la convergence des schémas numériques. La discrétisation des équations de Navier-Stokes incompressibles en variables primitives est ensuite abordée en détail. Un chapitre spécifique est consacré à l’implémentation des différents types de conditions aux limites. Ce Tome 1, résolument axé sur la mise en œuvre pratique de la méthode des volumes finis dans des géométries simples, est une introduction très didactique qui ouvrira le lecteur à des concepts plus avancés développés dans le Tome 2. Sommaire CHAPITRE I. INTRODUCTION CHAPITRE II. ÉQUATIONS DE CONSERVATION EN MÉCANIQUE DES FLUIDES Chapitre III. LES COMPOSANTES DE LA RÉSOLUTION D'UN PROBLÈME DE SIMULATION CHAPITRE IV. LA MÉTHODE DES VOLUMES FINIS CHAPITRE V. LES MAILLAGES POUR LA MÉTHODE DES VOLUMES FINIS CHAPITRE VI. DISCRÉTISATION SPATIALE DU TERME DIFFUSIF CHAPITRE VII. DISCRÉTISATION SPATIALE DU TERME CONVECTIF CHAPITRE VIII. DISCRETISATION TEMPORELLE CHAPITRE IX. DISCRÉTISATION DU TERME SOURCE OU DU TERME PUITS CHAPITRE X. DISCRÉTISATION D’UNE ÉQUATION DE TRANSPORT GÉNÉRALE CHAPITRE XI. IMPLÉMENTATION DES CONDITIONS AUX LIMITES CHAPITRE XII. ASSEMBLAGE MATRICIEL ET SYSTÈME LINÉAIRE CHAPITRE XIII. SOLUTIONS DES SYSTÈMES D’ÉQUATIONS LINÉAIRES CHAPITRE XIV. RÉSOLUTION DES ÉQUATIONS DE NAVIER-STOKES INCOMPRESSIBLES RÉFÉRENCES BIBLIOGRAPHIQUES INDEX TABLE DES MATIÈRES