Author: Nicolas Aquelet Publisher: ISBN: Category : Languages : en Pages : 180
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Cette thèse présente un modèle numérique de couplage fluide-structure pour des impacts hydrodynamiques.Ce travail de recherche s'est déroulé dans le cadre d'une collaboration avec la société Principia Marine, un bureau d'études en construction navale. L'enjeu industriel à terme est de modéliser le choc d'une vague contre une coque de navire. Dans une mer agitée ou pour une vitesse de progression importante, les impacts répétés de vagues contre la coque peuvent endommager la structure (ce phénomène est appelé "slamming" ou "tossage"). D'autres types d'impacts hydrodynamiques peuvent toutefois être évoqués comme le ballotement d'un liquide dans un réservoir à moitié rempli: pour de fortes accélérations du réservoir, le liquide peut venir, par vagues successives, frapper violemment la paroi interne du réservoir. Pour modéliser la structure et le fluide, deux approches différentes sont employées. La structure est modélisée par une formulation Lagrangienne en éléments finis. Le problème fluide est résolu par une formulation Eulérienne multi-matérielle basée sur une méthode split décomposant le pas de calcul en un cycle Lagrangien et un cycle d'advection projetant la solution Lagrangienne sur la configuration initiale. La principale problématique est de transmettre correctement les efforts d'interaction entre ces deux formulations. La méthode mise en oeuvre est un couplage par pénalisation. Un effet dissipatif est introduit dans la méthode pour amortir les oscillations numériques de fortes fréquences et une base de données pour la raideur de pénalisation est établie Pour les modélisations 3D coûteuses, une version parallèle de la formulation est décrite à travers la construction d'un cluster de processeurs et d'un algorithme d'initialisation des fractions volumiques.
Author: Abdelkhalak El Hami Publisher: John Wiley & Sons ISBN: 1119388910 Category : Science Languages : en Pages : 236
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This book is dedicated to the general study of fluid structure interaction with consideration of uncertainties. The fluid-structure interaction is the study of the behavior of a solid in contact with a fluid, the response can be strongly affected by the action of the fluid. These phenomena are common and are sometimes the cause of the operation of certain systems, or otherwise manifest malfunction. The vibrations affect the integrity of structures and must be predicted to prevent accelerated wear of the system by material fatigue or even its destruction when the vibrations exceed a certain threshold.
Author: Maurizio Brocchini Publisher: WIT Press ISBN: 1845640527 Category : Science Languages : en Pages : 305
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This book contains a collection of 11 research and review papers which have been contributed by each research unit joining the MIUR funded project: "Influence of vorticity and turbulence in interactions of water bodies with their boundary elements and effects on hydraulic design". The book features state-of-the-art Italian research devoted to the topic of fluid-structure interaction.
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Cette thèse vise à développer un modèle numérique permettant la simulation tridimensionnelle de l'impact d'un corps, solide ou déformable, sur la surface d'un fluide. Une des applications de ce travail est l'étude du phénomène de tossage (slamming) : impact d'une zone de la carène d'un navire sur la surface de l'océan. La modélisation proposée repose sur une analyse de la théorie du potentiel. Lorsque la forme du corps est suffisamment "plate" au voisinage du point d'impact initial, la méthode des développements asymptotiques raccordés permet alors de définir une solution composite intégrant d'une part le comportement de l'écoulement global autour du corps, et d'autre part, celui au voisinage de l'intersection entre la surface et le corps, là ou se forme le jet. La méthode des Eléments Finis (MEF) est mise en oeuvre pour résoudre le problème fluide asymptotique bidimensionnel, et tridimensionnel. La résolution de l'équation de Laplace avec des conditions aux limites mixtes Neuman-Dirichlet est effectuée pour le potentiel des déplacements (détermination de la surface de contact) et pour le potentiel des vitesses (évaluation des pressions)...
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Une méthode complètement Eulérienne reposant sur un modèle 1-fluide est présentée afinde résoudre les problèmes d'interaction fluide-structure élastique. L'interface entre le fluideet la structure élastique est représentée par une fonction level-set, transportée par le champde vitesse du fluide et résolue par un schéma d'ordre élevé WENO 5. Les déformationsélastiques sont calculées sur la grille eulérienne à l'aide des caractéristiques rétrogrades.Nous utilisons différents modèles d'hyperélasticité, afin de générer puis d'intégrer les forcesélastiques comme terme source des équations de Navier Stokes. Le couplage vitesse/pressionest résolu par une méthode de correction de pression et les équations sont discrétisées parla méthode des volumes finis sur la grille eulérienne. La principale difficulté réside dansles grands déplacements de fluide autour du solide, source d'instabilités numériques. Afind'éviter ces problèmes, nous effectuons périodiquement une redistanciation de la level-setet une extrapolation linéaire des caractéristiques rétrogrades. Dans un premier temps,nous effectuons la vérification et la validation de notre approche à l'aide de plusieurs castests comme celui proposé par Turek. Ensuite, nous appliquons notre méthode à l'étudedu phénomène d'atténuation des vagues par des structures élastiques. Il s'agit d'une desvoies possibles pour réduire l'impact des fortes houles sur notre littoral. De plus dans lalittérature et à notre connaissance, seules des structures élastiques rigides ou élastiquesmais monodimensionnelles ont été utilisées pour réaliser ces études. Nous proposons deplacer des structures élastiques sur les fonds marins et analysons leur capacité d'absorptionde l'énergie produite par les vagues.
Author: Jean-Michel Hervouet Publisher: Wiley ISBN: Category : Computers Languages : en Pages : 384
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A definitive guide for accurate state-of-the-art modelling of free surface flows Understanding the dynamics of free surface flows is the starting point of many environmental studies, impact studies, and waterworks design. Typical applications, once the flows are known, are water quality, dam impact and safety, pollutant control, and sediment transport. These studies used to be done in the past with scale models, but these are now being replaced by numerical simulation performed by software suites called “hydro-informatic systems”. The Telemac system is the leading software package worldwide, and has been developed by Electricité de France and Jean-Michel Hervouet, who is the head and main developer of the Telemac project. Written by a leading authority on Computational Fluid Dynamics, the book aims to provide environmentalists, hydrologists, and engineers using hydro-informatic systems such as Telemac and the finite element method, with the knowledge of the basic principles, capabilities, different hypotheses, and limitations. In particular this book: presents the theory for understanding hydrodynamics through an extensive array of case studies such as tides, tsunamis, storm surges, floods, bores, dam break flood waves, density driven currents, hydraulic jumps, making this a principal reference on the topic gives a detailed examination and analysis of the notorious Malpasset dam failure includes a coherent description of finite elements in shallow water delivers a significant treatment of the state-of-the-art flow modelling techniques using Telemac, developed by Electricité de France provides the fundamental physics and theory of free surface flows to be utilised by courses on environmental flows Hydrodynamics of Free Surface Flows is essential reading for those involved in computational fluid dynamics and environmental impact assessments, as well as hydrologists, and bridge, coastal and dam engineers. Guiding readers from fundamental theory to the more advanced topics in the application of the finite element method and the Telemac System, this book is a key reference for a broad audience of students, lecturers, researchers and consultants, right through to the community of users of hydro-informatics systems.
Author: Nicolas Malleron Publisher: ISBN: Category : Languages : en Pages : 0
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Les travaux réalisés au cours de cette thèse portent sur l'étude du phénomène d'impact hydrodynamique et sa modélisation. Une revue bibliographique des modèles pouvant être utilisés pour rendre compte de ce phénomène est proposée. Un modèle, dit modèle de Wagner généralisé, est ensuite développé. Proposé originellement par Zhao et Faltinsen en 1996 pour traiter de l'impact de formes 2D symétriques, il est ici étendu à des formes asymétriques et analysé de manière approfondie. Ce modèle est ensuite utilisé dans une approche couplée, pour rendre compte du comportement élastique de structures simples, se déformant au cours de l'impact. Enfin, les résultats de deux campagnes expérimentales sont présentés. La première campagne porte sur l'étude de l'impact d'une sphère élastique de taille réduite. La seconde traite de l'impact sur l'eau d'un système de flottabilité réel d'hélicoptère. Dans les deux cas, des modèles numériques sont utilisés pour tenter de reproduire au mieux l'évolution de chacun des systèmes.
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Le travail de thèse présenté dans ce mémoire vise à une meilleure compréhension du phénomène hydroélastique lors des impacts de sloshing à l’échelle une dans les cuves de méthanier. Pour cela, une amélioration du solveur Smooth Particles Hydrodynamics (SPH) 2D existant a été menée en s’inspirant du formalisme Volumes-Finis et plus particulièrement des travaux développés autour des solveurs de Riemann. Le code SPH fluide est alors étendu à un code structure de manière très naïve. Disposant d’un même outil pour résoudre le problème fluide et le problème structure, le couplage se fait naturellement ce qui constitue le principal avantage de la méthode SPH en couplage fluide-structure. Des tests de validation classiques sont alors développés en comparaison avec des codes analytiques, Eléments-Finis et des expériences. Le cas classique de l’impact hydrodynamique est détaillé pour une structure rigide. Le code structure est alors validé sur différents cas-tests qui sont représentatifs des différents régimes simulables par SPH. Le cas de l’impact hydrodynamique est repris en simulation couplée fluide-structure avec une structure massive puis avec une plaque. Un chapitre est dédié à des comparaisons expérimentales.La dernière partie de cette thèse est dédiée à une utilisation plus industrielle du code développé. Une idéalisation de l’impact de sloshing par un impact hydrodynamique est donnée. D’autres idéalisations sont proposées pour pousser l’étude encore plus loin. Des cas d’impacts d’une isolation de méthanier sont présentés et permettent d’appréhender le phénomène hydroélastique dans le cas où l’idéalisation est correcte
Author: Sami Kaidi Publisher: ISBN: Category : Languages : en Pages : 167
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In this paper, a numerical study is conducted to assess the stability of the seaward facing slope of breakwaters under hydrodynamic loading using a coupled fluid-structure interaction framework. Stability characteristics of breakwaters have traditionally been analysed using empirical approaches which do not take into account important factors such as nonlinear wave-structure effects. A modelling framework is proposed for coupling deformable discontinuous media (DDA) with a finite element method (FEM) for solving free-surface flows where the Navier-Stokes equations are solved for velocity and pressure. It is necessary to take into account contacts between different shaped blocks and this study assumes that contact constraints are imposed through an augmented Lagrangian algorithm. To illustrate the performance of the proposed framework two breakwaters consisting of cubic and acropod shaped blocks are simulated under hydrodynamic forces.
Author: Wade H. Shafer Publisher: Springer Science & Business Media ISBN: 1461573912 Category : Science Languages : en Pages : 386
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Masters Theses in the Pure and Applied Sciences was first conceived, published, and disseminated by the Center for Information and Numerical Data Analysis and Synthesis (CINDAS) * at Purdue University in 1957, starting its coverage of theses with the academic year 1955. Beginning with Volume 13, the printing and dissemination phases of the activity were transferred to University Microfilms/Xerox of Ann Arbor, Michigan, with the thougtit that such an arrangement would be more beneficial to the academic and general scientific and technical community. After five years of this joint undertaking we had concluded that it was in the interest of all con cerned if the printing and distribution of the volumes were handled by an interna tional publishing house to assure improved service and broader dissemination. Hence, starting with Volume 18, Masters Theses in the Pure and Applied Sciences has been disseminated on a worldwide basis by Plenum Publishing Cor poration of New York, and in the same year the coverage was broadened to include Canadian universities. All back issues can also be ordered from Plenum. We have reported in Volume 31 (thesis year 1986) a total of 11 ,480 theses titles trom 24 Canadian and 182 United States universities. We are sure that this broader base tor these titles reported will greatly enhance the value ot this important annual reterence work. While Volume 31 reports theses submitted in 1986, on occasion, certain univer sities do re port theses submitted in previousyears but not reported at the time.
Author: Nicolas Aquelet
Author: Abdelkhalak El Hami
Author: Maurizio Brocchini
Author: Bundi Donguy
Author: Julien Deborde
Author: Jean-Michel Hervouet
Author: Nicolas Malleron
Author: Jean-Baptiste Deuff
Author: Sami Kaidi
Author: Wade H. Shafer