Contribution à l'étude de problèmes d'aéroacoustique et de mécanique des fluides par une méthode de volumes de contrôle sur un maillage non structuré PDF Download
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L'OBJECTIF DE CE MEMOIRE EST L'ETUDE NUMERIQUE DES PHENOMENES DE LA PROPAGATION ACOUSTIQUE EN PRESENCE D'ECOULEMENTS CISAILLES ET/OU DE GRADIENTS THERMIQUES. NOUS AVONS CHOISI POUR CELA D'ADAPTER LA MVCEF, UNE METHODE MIXTE ELEMENTS FINIS - VOLUMES FINIS A LA RESOLUTION DES EQUATIONS DE L'ACOUSTIQUE LINEAIRE. CETTE METHODE QUI A FAIT SES PREUVES POUR LA RESOLUTION DE PROBLEMES DE MECANIQUES DES FLUIDES ET DE CONVECTION THERMIQUE, PERMET D'ASSOCIER LA FLEXIBILITE D'UN MAILLAGE EN ELEMENTS FINIS ET UNE FORMULATION BASEE SUR LE PRINCIPE DES BILANS. UNE AUTRE TECHNIQUE DONT LA METHODOLOGIE COMPLETEMENT DIFFERENTE A RETENU NOTRE ATTENTION EST L'APPROXIMATION DIFFUSE (AD). L'AD PERMET D'EVITER L'UTILISATION DE MAILLAGES GEOMETRIQUES DU DOMAINE ETUDIE (METHODE MESHLESS), PROPRIETE SEDUISANTE POUR TRAITER LES GEOMETRIES TRIDIMENSIONNELLES. CES DEUX METHODES ONT DONC ETE MISES EN UVRE SUR LE CALCUL DE MODES PROPRES ACOUSTIQUES DE CAVITES EN RESOLVANT LES EQUATIONS DE PROPAGATION DANS LA FORMULATION DE HELMHOLTZ ET DANS LA FORMULATION PRESSION-VITESSE (UVP). LES RESULTATS LES PLUS PRECIS ONT ETE OBTENUS A L'AIDE DE LA MVCEF SUR LAQUELLE A PORTE NOTRE EFFORT DE DEVELOPPEMENT PAR LA SUITE. DANS LE BUT DE CALCULER LES CHAMPS NECESSAIRES AU CALCUL ACOUSTIQUE, TELS QUE LES CHAMPS DYNAMIQUES OU THERMIQUES, LA MVCEF A ETE MISE EN UVRE POUR RESOUDRE LES EQUATIONS DE NAVIER-STOKES ET DE L'ENERGIE ET VALIDEE SUR DES EXEMPLES EN ECOULEMENT INTERNES ET EXTERNES. DANS LE DERNIER CHAPITRE, ON S'EST INTERESSE A LA PROPAGATION GUIDEE. LES EFFETS DE REFRACTION DES ONDES ET DE CONVECTION LIES A LA PRESENCE D'ECOULEMENT MOYEN CISAILLE AINSI QUE LA CONCENTRATION DE LA PRESSION DANS LES REGIONS FROIDES SONT OBSERVEES. ON Y ETUDIE DE MEME LES EFFETS LIES A UN RETRECISSEMENT DE SECTION. LA MODELISATION PERMET UNE VISUALISATION DES CHAMPS ACOUSTIQUES AU VOISINAGE DE LA SINGULARITE QUE NE PERMET PAS UNE APPROCHE ANALYTIQUE UNIDIMENSIONNELLE BASEE SUR LES RAPPORTS DE SECTIONS. EN OUTRE LE MODELE 1D NE PERMET PAS LA DISTINCTION ENTRE DIVERSES FORMES DU RETRECISSEMENT. ON MONTRE ALORS QUE LE CALCUL PEUT APPORTER UN COMPLEMENT AU MODELE ANALYTIQUE.
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L'OBJECTIF DE CE MEMOIRE EST L'ETUDE NUMERIQUE DES PHENOMENES DE LA PROPAGATION ACOUSTIQUE EN PRESENCE D'ECOULEMENTS CISAILLES ET/OU DE GRADIENTS THERMIQUES. NOUS AVONS CHOISI POUR CELA D'ADAPTER LA MVCEF, UNE METHODE MIXTE ELEMENTS FINIS - VOLUMES FINIS A LA RESOLUTION DES EQUATIONS DE L'ACOUSTIQUE LINEAIRE. CETTE METHODE QUI A FAIT SES PREUVES POUR LA RESOLUTION DE PROBLEMES DE MECANIQUES DES FLUIDES ET DE CONVECTION THERMIQUE, PERMET D'ASSOCIER LA FLEXIBILITE D'UN MAILLAGE EN ELEMENTS FINIS ET UNE FORMULATION BASEE SUR LE PRINCIPE DES BILANS. UNE AUTRE TECHNIQUE DONT LA METHODOLOGIE COMPLETEMENT DIFFERENTE A RETENU NOTRE ATTENTION EST L'APPROXIMATION DIFFUSE (AD). L'AD PERMET D'EVITER L'UTILISATION DE MAILLAGES GEOMETRIQUES DU DOMAINE ETUDIE (METHODE MESHLESS), PROPRIETE SEDUISANTE POUR TRAITER LES GEOMETRIES TRIDIMENSIONNELLES. CES DEUX METHODES ONT DONC ETE MISES EN UVRE SUR LE CALCUL DE MODES PROPRES ACOUSTIQUES DE CAVITES EN RESOLVANT LES EQUATIONS DE PROPAGATION DANS LA FORMULATION DE HELMHOLTZ ET DANS LA FORMULATION PRESSION-VITESSE (UVP). LES RESULTATS LES PLUS PRECIS ONT ETE OBTENUS A L'AIDE DE LA MVCEF SUR LAQUELLE A PORTE NOTRE EFFORT DE DEVELOPPEMENT PAR LA SUITE. DANS LE BUT DE CALCULER LES CHAMPS NECESSAIRES AU CALCUL ACOUSTIQUE, TELS QUE LES CHAMPS DYNAMIQUES OU THERMIQUES, LA MVCEF A ETE MISE EN UVRE POUR RESOUDRE LES EQUATIONS DE NAVIER-STOKES ET DE L'ENERGIE ET VALIDEE SUR DES EXEMPLES EN ECOULEMENT INTERNES ET EXTERNES. DANS LE DERNIER CHAPITRE, ON S'EST INTERESSE A LA PROPAGATION GUIDEE. LES EFFETS DE REFRACTION DES ONDES ET DE CONVECTION LIES A LA PRESENCE D'ECOULEMENT MOYEN CISAILLE AINSI QUE LA CONCENTRATION DE LA PRESSION DANS LES REGIONS FROIDES SONT OBSERVEES. ON Y ETUDIE DE MEME LES EFFETS LIES A UN RETRECISSEMENT DE SECTION. LA MODELISATION PERMET UNE VISUALISATION DES CHAMPS ACOUSTIQUES AU VOISINAGE DE LA SINGULARITE QUE NE PERMET PAS UNE APPROCHE ANALYTIQUE UNIDIMENSIONNELLE BASEE SUR LES RAPPORTS DE SECTIONS. EN OUTRE LE MODELE 1D NE PERMET PAS LA DISTINCTION ENTRE DIVERSES FORMES DU RETRECISSEMENT. ON MONTRE ALORS QUE LE CALCUL PEUT APPORTER UN COMPLEMENT AU MODELE ANALYTIQUE.
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Ce travail de thèse concerne le développement d une méthode de calcul du bruit aéroacoustique pour des applications industrielles. Les contraintes liées à ce contexte imposent de choisir une méthode hybride basée sur l’utilisation de codes de calcul commerciaux, adaptée aux écoulements turbulents basse vitesse. Cette approche repose sur l’analogie de Lighthill, et son application fait intervenir deux étapes. Dans la première, l’écoulement turbulent instationnaire est calculé et permet de déterminer les termes sources acoustiques, lesquels sont ensuite propagés dans une seconde étape afin d’obtenir le champ acoustique rayonné. L’implémentation choisie, à savoir le couplage entre les codes Fluent (CFD) et Actran/LA (acoustique) dans une formulation variationnelle, est particulièrement bien adaptée pour l’industrie puisque la complexité des géométries est facilement prise en compte dans les méthodes aux volumes finis (Fluent) et éléments finis (Actran/LA). On considère plusieurs configurations académiques. Le rayonnement acoustique de deux tourbillons corotatifs avec et sans écoulement moyen est d’abord étudié pour valider la méthode; en particulier, on souhaite démontrer la nécessité de prendre en compte l’écoulement moyen local dans le calcul du terme source. Pour ce faire, une simulation numérique directe (DNS) est effectuée avec Fluent pour obtenir une solution de référence, ce qui met en évidence la nature de quadrupôle tournant de la source acoustique. La méthode hybride est ensuite mise en oeuvre avec succès: les termes sources sont calculés à partir des champs de vitesse obtenus dans le calcul DNS, puis ils sont propagés en champ lointain dans le domaine spectral avec Actran/LA. Une deuxième vérification, complémentaire à la comparaison au calcul direct, consiste à résoudre de manière analytique l’équation de Lighthill en utilisant le tenseur de Lighthill calculé par DNS. On retrouve par ailleurs que la présence d’un écoulement moyen à la fois dans les zones de propagation acoustique et de sources a seulement une influence sur la réfraction des ondes acoustiques; en revanche, il n’est pas nécessaire d’en tenir compte dans la détermination du terme source. La deuxième étude académique porte sur la gestion de la sortie de structures turbulentes du domaine de calcul. Ceci produit un rayonnement dipolaire parasite, d’origine purement numérique, et dont les niveaux sont suffisamment élevés pour perturber la solution. On choisit ici de modéliser le problème par la convection d’un tourbillon parfait à travers une frontière fictive. Divers filtres spatiaux sont testés pour ramener les termes sources à zéro à la traversée de la frontière; le réglage optimal de ces filtres dépend de la taille de la structure à dissiper ainsi que de sa vitesse de convection. Enfin, une application réelle est considérée, le diaphragme en conduit à faible nombre de Mach. Une première simulation des grandes échelles (LES) est effectuée sur un modèle réduit de la géométrie puisque l’envergure est tronquée à 10% de sa valeur totale. Malgré les limitations de cette approche, en particulier du fait que la trop petite extension du domaine selon l’envergure empêche un développement tridimensionnel correct de la turbulence, le calcul acoustique bidimensionnel associé produit des résultats consistants. Le modèle 3D complet est ensuite étudié, avec, de la même manière, une LES qui met en évidence des caractéristiques aérodynamiques cette fois tout à fait conformes à la DNS de référence. Une décimation des termes sources par interpolation spatiale est nécessaire pour réduire la taille du modèle acoustique 3D; les résultats après propagation souffrent donc de cette approximation qui nécessite une plus ample validation.
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Dans cette thèse nous mettons en oeuvre une méthode vortex hybride pénalisée (HVP) afin desimuler des écoulements incompressibles autour de corps non profilés dans des milieux complexessolides-fluides-poreux. Avec cette approche particulaire hybride, le phénomène de convection estmodélisé à l'aide d'une méthode vortex afin de bénéficier du caractère peu diffusif et naturel desméthodes particulaires. Un remaillage des particules est alors réalisé systématiquement sur unegrille cartésienne sous-jacente afin d'éviter les phénomènes de distorsion. D'autre part, les effetsdiffusifs et d'étirement ainsi que le calcul de la vitesse sont traités sur la grille cartésienne, àl'aide de schémas eulériens. Le traitement des conditions de bords aux parois de l'obstacle esteffectué à l'aide d'une technique de pénalisation, particulièrement bien adaptée au traitementde milieux solides-fluides-poreux.Cette méthode HVP est appliquée au contrôle passif d'écoulement. Cette étude de contrôleest effectuée respectivement en 2D et en 3D autour d'un demi-cylindre et d'un hémisphère parl'ajout d'un revêtement poreux à la surface de l'obstacle. La présence de cette couche poreusemodifiant la nature des conditions aux interfaces, permet de régulariser l'écoulement global etde diminuer la traînée aérodynamique de l'obstacle contrôlé. A travers des études paramétriquessur la perméabilité, l'épaisseur et la position du revêtement poreux, ce travail vise à identifier desdispositifs de contrôles efficaces pour des écoulements autour d'obstacles comme des rétroviseursautomobiles.
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La thèse présente la modélisation, l'étude expérimentale et le contrôle actif des instabilités aéroacoustiques rencontrées en cavité sous écoulement turbulent à faible nombre de Mach. On propose une formulation problème de stabilité de l'interface fluide séparant deux écoulements uniformes de vitesse différente en integrant les effets acoustiques. Les modes d'instabilité de l'interface sont alors étudiés en fonction du nombre de Mach et de la configuration géométrique. Une maquette comportant une cavité de dimensions réglables est ensuite étudiée en soufflerie à l'aide de mesures de pression. Ces données valident en partie l'approche analytique adoptée. On conçoit alors un dispositif de contrôle des modes d'instabilité, appliqué en particulier dans le cas de leur couplage avec l'acoustique de la veine d'essais. Enfin, un système de vélocimétrie par images de particules synchronisé sur les modes d'oscillation permet de valider l'étude théorique et la stratégie de contrôle.
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DANS CE TRAVAIL, NOUS EXPLORONS DEUX DOMAINES: LA CONCEPTION DE NOUVELLES METHODES DE SIMULATION D'ECOULEMENTS DE FLUIDES VISQUEUX INCOMPRESSIBLES ET L'ETUDE DE LA METHODE DE SIMULATION DES GRANDES ECHELLES (L.E.S.) POUR UN ECOULEMENT COMPRESSIBLE EN ETAT DE TURBULENCE HOMOGENE ISOTROPE. POUR NOTRE ETUDE DE LA L.E.S., NOUS FILTRONS LE CHAMP TOTAL DES EQUATIONS DE NAVIER-STOKES 3D ET MODELISONS L'ACTION DE LA COMPOSANTE RESIDUELLE SUR LA COMPOSANTE RESOLUE DE PLUSIEURS FACONS. DE PLUS, A PARTIR DU CONCEPT DE L'EQUATION MODIFIEE, UNE ETUDE THEORIQUE SUR NOTRE SCHEMA NUMERIQUE NOUS PERMET D'ECLAIRER L'INFLUENCE CERTAINE DE LA DISCRETISATION SUR LES MODELES DE FERMETURE. DANS UN CONTEXTE DE DEVELOPPEMENT DES METHODES DE GALERKIN NON LINEAIRE, LES INCONNUES INCREMENTALES (I.U.) ONT ETE INTRODUITES AFIN DE HIERARCHISER LES INCONNUES EN DIFFERENCES FINIES. DANS UN PREMIER TEMPS, NOUS VERIFIONS L'ASPECT DE PRECONDITIONNEUR EFFICACE DES I.U. SUR DIFFERENTS PROBLEMES MODELES ELLIPTIQUES (DIRICHLET 2D ET 3D, NEUMAN 2D). ENSUITE, APRES AVOIR RESOLU THEORIQUEMENT UNE EQUATION NON-LINEAIRE STATIONNAIRE DE TYPE NAVIER-STOKES, NOUS DEVELOPPONS PLUSIEURS METHODES IMPLICITES DE RESOLUTION ET PROUVONS L'EFFICACITE DES I.U. DANS DE NOMBREUX CAS. DANS UN DEUXIEME TEMPS, NOUS RESOLVONS NUMERIQUEMENT LES PROBLEMES DE STOKES ET NAVIER-STOKES INCOMPRESSIBLES 2D PAR UN ALGORITHME COUPLANT UNE PROJECTION ORTHOGONALE ET LA METHODE M.A.C. NOUS VALIDONS NOTRE METHODE POUR LA CAVITE ENTRAINEE POUR UN NOMBRE DE REYNOLDS DE 5000. FINALEMENT, NOUS ABORDONS LE DEVELOPPEMENT D'UNE NOUVELLE METHODE MULTI-NIVEAUX ADAPTATIVE PAR LA CREATION D'UNE NOUVELLE HIERARCHISATION D'UN MAILLAGE M.A.C., L'INTRODUCTION D'ESTIMATEURS DE DYNAMIQUE GLOBALE DE L'ECOULEMENT. AINSI, NOUS PROPOSONS DE NOUVEAUX SCHEMAS NOUS SEMBLANT ADAPTES A LA DYNAMIQUE DES ECOULEMENTS DE FLUIDES INCOMPRESSIBLES A GRAND NOMBRE DE REYNOLDS
Author: Nicolas Rimbert Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 198
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Cette thèse est consacrée à l'étude du largage aérien d'eau et de mélange retardant. Les enjeux se situent à plusieurs niveaux: de la compréhension qualitative des phénomènes à la prédiction de l'influence de la formulation et de la rhéologie du fluide employé sur sa répartition au sol; ce sujet touche à de nombreux domaines de la mécanique: turbulence et mécanique statistique, mécanique des fluides diphasiques et rhéologie. La première partie de cette thèse est consacrée à l'étude des ordres de grandeurs du largage aérien d'eau et de retardant. On met en évidence la similitude de ce problème avec celui du mélange turbulent dans l'instabilité de Rayleigh-Taylor. On aborde ensuite l'étude de la théologie du mélange retardant utilisé par la sécurité civile française.On met cette fois-ci en évidencé l'importance de la floculation par déplétion, facteur qui compense en partie les effets viscoélastiques dus à la présence de gomme Guar. Avant d'aborder la partie simulation numérique, on effectue la modélisation de la fragmentation d'un liquide à grand nombre de Weber. Cette approche, qui fait appel à la notion de processus auto-similaire, permet de rendre compte de l'important nombre de petites gouttes dans un spray turbulent. On peut ainsi obtenir de façon quantitative un certain nombre de grandeurs caractéristiques du spray (diamètre moyen de Sauter, densité d'interface) On aborde alors une formulation mathématique rigoureuse de la mécanique des fluides dipbasiques par prise de moyenne spatiale. Ce qui aboutit à une dérivation d'une équation de transport pour la densité d'interfaces. Les équations de fermeture nécessaires sont alors dérivées en utilisant une thermodynamique des phénomènes irréversibles étendue. On effectue enfin la simulation du largage aérien d'eau et de retardant par un avion porteur d'eau. Cela se fait par découpage du problème en deux étapes: ouverture de la trappe puis dispersion de nuage. Le lien entre les deux étapes est obtenu par une méthode de changement de maillage inspirée des filtrages successifs de Germano en Simulation des grandes échelles.
Author: Vincent Caillé Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 208
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CE TRAVAIL CONTRIBUE A LA MISE EN UVRE D'UN DISPOSITIF DE CONTROLE ACTIF, A L'AIDE D'UNE VANNE PAPILLON OSCILLANTE, DE DEBITS PULSES ETANT A L'ORIGINE DE BRUITS EN BASSES FREQUENCES. L'APPLICATION DES EQUATIONS DE LA MECANIQUE DES FLUIDES AUX ECOULEMENTS INSTATIONNAIRES EN CONDUITE MENE EN EFFET A UNE RELATION ENTRE LES FLUCTUATIONS DE DEBIT DE L'ECOULEMENT ET UNE PERTE DE CHARGE. ON MODELISE AINSI L'EVOLUTION INSTANTANEE D'UNE PERTE DE CHARGE NECESSAIRE A L'ANNULATION DES FLUCTUATIONS PERIODIQUES D'UN DEBIT. CETTE ETUDE CONSISTE A CARACTERISER AERODYNAMIQUEMENT LA VANNE PAPILLON UTILISEE. ON ENTEND PAR CARACTERISATION AERODYNAMIQUE L'ETUDE DE LA STRUCTURE DE L'ECOULEMENT (CHAMPS DE VITESSES MOYENNE ET INSTANTANEE ET PERTE DE CHARGE) EN FONCTION DES PARAMETRES LIES A LA SINGULARITE (INCIDENCE ET INTRUSION) ET AUX CONDITIONS AERODYNAMIQUES D'ENTREE DU DOMAINE D'ETUDE (FORME DU PROFIL DE VITESSE MOYENNE, INTENSITE TURBULENTE, AMPLITUDE ET FREQUENCE DE L'INSTATIONNARITE). CE TRAVAIL, EN GRANDE PARTIE EXPERIMENTAL, EST BASE SUR L'ANEMOMETRIE LASER A EFFET DOPPLER. L'ETUDE MONTRE QUE L'AGENCEMENT DE L'ECOULEMENT MOYEN AU VOISINAGE DE L'ORGANE, LES FLUCTUATIONS AERODYNAMIQUES PERIODIQUES QU'IL REGENERE ET SA PERTE DE CHARGE SONT CORRELES ET FORTEMENT DEPENDANTS DES CONDITIONS D'INSTATIONNARITE EN AMONT. CES GRANDEURS, REGIES SUIVANT DEUX REGIMES DIFFERENTS EN FONCTION DE L'INCIDENCE DE LA VANNE (DES STRUCTURES DE TYPE SILLAGE ET JET CONFINE RESPECTIVEMENT SONT MISES EN EVIDENCE), APPARAISSENT PAR CONTRE INDEPENDANTES DES PARAMETRES DE L'ECOULEMENT MOYEN. PARALLELEMENT, NOUS ADOPTONS DES OUTILS DE SIMULATION, PRINCIPALEMENT POUR METTRE EN EVIDENCE DES TENDANCES DANS LE COMPORTEMENT AERODYNAMIQUE DE LA VANNE POUR DES PARAMETRES DE L'ETUDE OU LES MOYENS EXPERIMENTAUX SONT LIMITES (MAUVAISE MAITRISE DES PARAMETRES, FORTS RAPPORTS SIGNAL SUR BRUIT). NOUS EMPLOYONS UN MODELE DE TURBULENCE APPROPRIE AUX QUANTITES DE L'ECOULEMENT MOYEN A L'ECHELLE INTEGRALE DE LA TURBULENCE. UNE FOIS VALIDEES POUR LA SIMULATION D'ECOULEMENTS INTERNES OBSTRUES NON PERMANENTS, LES METHODES NUMERIQUES CONFIRMENT ET COMPLETENT LES RESULTATS EXPERIMENTAUX. L'ANALYSE DU TRAVAIL EFFECTUE NOUS PERMET DE CONCEVOIR UNE AUTRE SINGULARITE, DONT LA PERTE DE CHARGE, PLUS FACILEMENT MODELISABLE, SERAIT INDEPENDANTE DES CONDITIONS AERODYNAMIQUES DE FONCTIONNEMENT DU PROCEDE DE CONTROLE ACTIF
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LE PRESENT TRAVAIL PORTE SUR L'ETUDE MATHEMATIQUE, THEORIQUE ET NUMERIQUE, DE QUELQUES PROBLEMES ISSUS DE LA MECANIQUE DES FLUIDES. LA THESE EST DIVISEE EN TROIS CHAPITRES. LE CHAPITRE I, FLUIDE A VISCOSITE NON LINEAIRE DANS UN DOMAINE DE FAIBLE EPAISSEUR, ETUDIE L'ECOULEMENT D'UN FLUIDE INCOMPRESSIBLE DANS UN DOMAINE TRIDIMENSIONNEL POUR LEQUEL LA TROISIEME DIMENSION EST BEAUCOUP PLUS PETITE QUE LES DEUX AUTRES. L'ECOULEMENT EST REGI PAR DES EQUATIONS DU TYPE NAVIER-STOKES STATIONNAIRE, LES INCONNUES ETANT LA VITESSE ET LA PRESSION DU FLUIDE. DEUX CAS SONT TRAITES, SUIVANT LA PRESENCE OU L'ABSENCE DES FORCES VOLUMIQUES ET LES CONDITIONS AU BORD. LE CHAPITRE II, AINSI QUE LE CHAPITRE III DE LA THESE PORTENT ESSENTIELLEMENT SUR DES PROBLEMES D'HOMOGENEISATION ET DES TECHNIQUES DE PETITS PARAMETRES. LA METHODE D'HOMOGENEISATION EST UNE METHODE MATHEMATIQUE UTILISEE POUR L'ETUDE DES PROBLEMES POSES DANS UN MILIEU NON-HOMOGENE QUI PRESENTE UNE STRUCTURE PERIODIQUE. AU CHAPITRE II, CONVERGENCE TRIPLE-ECHELLE POUR LE PROBLEME DE STOKES, ON ETUDIE LE PROBLEME DE STOKES CLASSIQUE. LE PROBLEME EST POSE DANS UN DOMAINE QUI CONTIENT DES INCLUSIONS SOLIDES REPARTIES PERIODIQUEMENT, AVEC PERIODICITES DE L'ORDRE D'UN PETIT PARAMETRE ET DE L'ORDRE DE #2. POUR LE PASSAGE A LA LIMITE ON UTILISE LA METHODE DE CONVERGENCE 3-ECHELLE. LE PROBLEME HOMOGENEISE OBTENU EST UN PROBLEME A TROIS PRESSIONS. LE CHAPITRE III, CALCUL DE LA CHARGE DANS UN SYSTEME HYDRAULIQUE EST UNE ETUDE THEORIQUE ET NUMERIQUE D'UN PROBLEME PRATIQUE: LE CALCUL DE LA CHARGE DANS UN SYSTEME HYDRAULIQUE. LES EQUATIONS TRAITEES ICI SONT EGALEMENT RENCONTREES DANS D'AUTRES DOMAINES, COMME LES PROBLEMES DU TYPE THERMIQUE PAR EXEMPLE. L'ETUDE FAITE ICI PEUT DONC ETRE APPLIQUEE A UNE CLASSE PLUS LARGE DE PROBLEMES PHYSIQUES
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DANS CETTE THESE, LES TRAVAUX PRESENTES S'ARTICULENT SUR DEUX THEMES DISTINCTS DE LA MECANIQUE DES FLUIDES NUMERIQUE. ON S'INTERESSERA TOUT D'ABORD A LA RESOLUTION D'UN PROBLEME D'ECOULEMENT 2-D DE FLUIDES VISQUEUX INCOMPRESSIBLES; DANS CE BUT ON INTRODUIT UN MODELE DE COMPRESSIBILITE ARTIFICIELLE, DONT ON EXPLOITE ICI LE CARACTERE HYPERBOLIQUE (DE FACON ANALOGUE AU CAS COMPRESSIBLE). ON CONSIDERE UNE APPROCHE PSEUDO-INSTATIONNAIRE UTILISANT UN SCHEMA IMPLICITE LINEARISE DANS LE CAS D'UN ECOULEMENT STATIONNAIRE ET QUE L'ON GENERALISE, ENSUITE, AISEMENT AU CAS INSTATIONNAIRE. POUR CETTE ETUDE, DIFFERENTS SCHEMAS DECENTRES SONT ELABORES. UN DEUXIEME MODELE PERMETTANT L'ETUDE D'ECOULEMENTS MULTIFLUIDES EST EGALEMENT MIS EN PLACE. ENFIN, ON EFFECTUE POUR CETTE APPROCHE UNE ETUDE DE L'EFFET DU DECENTRAGE SUR LA STABILISATION DES TERMES ADVECTIFS ET DE PRESSION. LE DEUXIEME THEME ABORDE SANS CETTE THESE EST CONSACRE A LA CONCEPTION OPTIMALE DE FORMES EN AERODYNAMIQUE. PLUS PRECISEMENT, ON INTRODUIT UN ALGORITHME DE GRADIENT AVEC ETAT ADJOINT, EN CONSIDERANT L'OPTIMISATION DE LA FORME D'UNE PAROI PLONGEE DANS UN ECOULEMENT 2-D REGI PAR LES EQUATIONS D'EULER. DANS LE CAS DU PROBLEME CONTINU, ON DEFINIT FORMELLEMENT LES DERIVEES DE LA SOLUTION DE L'ECOULEMENT PAR RAPPORT A LA FORME DE L'OBSTACLE (FORMULE DE HADAMARD), CECI POUR LES EQUATIONS D'EULER AINSI QUE POUR LES EQUATIONS DE NAVIER-STOKES. DANS LE CAS DISCRET, ON CHOISIT UNE METHODE DECENTREE DE TYPE VOLUMES FINIS UTILISANT UNE DECOMPOSITION DE FLUX DIFFERENTIABLE; LE GRADIENT DE LA FONCTIONNELLE DISCRETE EST DONC CALCULE EXACTEMENT. UNE APPROCHE HIERARCHIQUE EST ENSUITE INTRODUITE; CETTE STRATEGIE S'INSPIRANT DES METHODES MULTINIVEAU EST APPLIQUEE POUR TRAVAILLER AVEC UN NOMBRE CROISSANT DE PARAMETRES DE CONTROLE. ON UTILISE AINSI UNE SUCCESSION DE PARAMETRAGES PLUS OU MOINS FINS DE LA FRONTIERE OPTIMISEE AFIN DE PARVENIR PLUS RAPIDEMENT A L'OPTIMUM DESIRE. LA METHODE EST ILLUSTREE PAR UNE SERIE D'EXPERIENCES NUMERIQUES POUR LE CAS D'UN PROBLEME INVERSE ET DANS LE CADRE D'ECOULEMENTS SUBSONIQUES ET TRANSSONIQUES DANS UNE TUYERE
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On présente une méthode numérique originale pour la résolution de problèmes de propagation acoustique en milieux infinis. Le domaine d'étude est tronqué par une frontière fictive séparant le domaine en deux sousdomaines, interne où une méthode de Volumes de Contrôle basée sur un maillage Eléments Finis (MVCEF) est utilisée pour résoudre l'équation de Helmholtz, et externe où le champ est décrit par une méthode d'Eléments de Frontière ou d'Eléments Infinis respectant la condition de Sommerfeld. L'association de la MVCEF avec les Eléments de Frontière ou avec les Eléments Infinis sur des exemples bidimensionnels conduit à des solutions qui sont en bon accord avec les résultats analytiques et numériques. La réfraction des ondes acoustiques à travers un panache thermique en configuration axisymétrique est ensuite analysée et son effet sur la localisation d'une source fictive placée sur l'axe en sortie de conduite est étudiée par des mesures d'intensimétrie acoustique.
Author: Olivier Vaillant
Author: Olivier Vaillant
Author: Mélanie Piellard
Author: Chloé Mimeau
Author: Ludovic Chatellier
Author: Pascal Poullet
Author: Nicolas Rimbert
Author: Vincent Caillé
Author: RENATA BEATRICE.. BUNOIU
Author: FRANCOIS.. BEUX
Author: Nadia Massé