Modélisation et simulation des interactions fluide-structure par une méthode variationnelle couplant les équations intégrales et les éléments finis [microforme] PDF Download

Author: Fouad Erchiqui
Publisher: National Library of Canada = Bibliothèque nationale du Canada
ISBN: 9780612141445
Category :
Languages : fr
Pages : 478

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Author: Abdelkhalak El Hami
Publisher: ISTE Group
ISBN: 1784052809
Category : Fluid-structure interaction
Languages : fr
Pages : 269

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La série Fiabilité des systèmes multiphysiques s’intéresse aux avancées de la recherche et de l’industrie appliquées aux domaines de l’optimisation, de la fiabilité et de la prise en compte des incertitudes des systèmes. Ce couplage est à la base de la compétitivité des entreprises dans les secteurs de l’automobile, de l’aéronautique, du génie civil ou de la défense. L’« interaction fluide-structure » regroupe l'étude de tous les phénomènes présentant le couplage du mouvement d'une structure avec celui d'un fluide. La gamme des phénomènes étudiés est très étendue, allant de l'étude de cylindres ou structures vibrants dans des écoulements à des phénomènes de surface libre dans des réservoirs. Cet ouvrage présente les différents aspects de l’interaction fluidestructure (vibroacoustique et aérodynamique) ainsi que les différentes méthodes utilisées afin de réaliser des simulations numériques. S’appuyant sur deux logiciels, Ansys pour le calcul des structures et Fluent pour le calcul des fluides, il traite de la réduction du modèle couplé fluide-structure et de ses incertitudes, ainsi que de l’aspect optimisation couplée à la fiabilité (RBDO). Accompagné d’exemples détaillés, Interactions fluide-structure et incertitudes présente les outils récents de conception les plus performants. Il s’adresse aux étudiants et élèves ingénieurs et constitue un support précieux pour les ingénieurs en activité et les enseignantschercheurs.

Author: Jean-François Sigrist
Publisher: Ellipses Marketing
ISBN: 9782729870829
Category :
Languages : fr
Pages : 201

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L'ouvrage présente les méthodes d'éléments finis pour l'analyse vibratoire de systèmes mécaniques avec prise en compte des interactions fluide/structure. Il rappelle les bases mathématiques de modélisation de ces problèmes dans l'hypothèse de fluide stagnant et il expose les principes de discrétisation éléments finis. Il détaille en particulier les différentes formulations couplées, lesquelles peuvent prendre en compte les effets de compressibilité et de gravité dans le comportement du fluide. Les notions spécifiques à l'analyse vibratoire des systèmes sont revisitées dans ce contexte. Le livre est constitué de cinq chapitres. Après une introduction générale à la problématique de l'interaction fluide/structure (chapitre I), les méthodes éléments finis structure et fluide sont détaillées séparément (chapitres II et III), avant de s'intéresser au couplage d'éléments finis (chapitre IV) et aux méthodes d'analyse vibratoire de systèmes couplés (chapitre V). De nombreux exemples d'application permettent le développement de solutions analytiques qui sont confrontées aux résultats du calcul numérique par éléments finis. Adoptant un point de vue à la fois théorique et pratique, le propos d'ensemble est résolument pédagogique. L'ouvrage constitue ainsi une base solide d'appropriation des méthodes éléments finis en interaction fluide/structure.

Author: CHASKALOVIC Joël
Publisher: Lavoisier
ISBN: 2743064803
Category :
Languages : en
Pages : 382

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Qu’il s’agisse d’applications en physique ou en mécanique, en médecine ou en biologie, mais aussi en économie, dans les médias et en marketing, ou encore dans le domaine des finances, la traduction phénoménologique du système étudié conduit très souvent à la résolution d’équations différentielles ou aux dérivées partielles. Incontestablement, ce sont les éléments finis qui ont bouleversé le monde de l’approximation numérique des équations aux dérivées partielles. Cet ouvrage est composé de deux parties : la première est un abrégé de cours portant sur les outils de base de l’analyse mathématique des équations aux dérivées partielles et la seconde contient des problèmes corrigés qui abordent l’approximation par éléments finis des formulations variationnelles des problèmes aux limites elliptiques. Des applications en mécanique des solides déformables, à la résistance des matériaux, en mécanique des fluides et en thermique ainsi que quelques problèmes non linéaires y sont présentés.Cet ouvrage s'adresse aux étudiants en sciences et techniques de l'ingénieur des universités et des grandes écoles.

Author: Thomas Gmür
Publisher: EPFL Press
ISBN: 288074461X
Category : Finite element method
Languages : fr
Pages : 266

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Une étape primordiale dans la conception et l'optimisation des structures complexes est l'établissement d'un modèle numérique de base, affiné successivement par des essais expérimentaux pour être finalement validé. Cette phase de modélisation, essentielle pour une compréhension future du comportement du système sous différentes sollicitations, suppose le recours à un outil d'analyse numérique performant et maîtrisable, s'appuyant généralement sur la méthode des éléments finis. Cet ouvrage a pour dessein d'exposer les fondements de la méthode des éléments finis et de montrer les qualités - mais aussi les limites - de ce procédé qui constitue à l'heure actuelle la technique la plus répandue de discrétisation spatiale. Son originalité réside dans l'analyse méthodique des problèmes elliptiques du second ordre monodimensionnels, bidimensionnels à variable d'état scalaire et tridimensionnels à variable d'état vectorielle, depuis leur formulation forte classique jusqu'à l'approche locale par la méthode des éléments finis. Mathématiquement rigoureux sans sacrifier les aspects pratiques, l'ouvrage passe systématiquement en revue les formes intégrale, faible et discrète des classes de problèmes couramment rencontrés en mécanique appliquée pour aboutir à une élaboration unifiée d'un modèle d'éléments finis. Comme en témoignent les nombreux exemples et exercices simples qui jalonnent l'exposé, le livre s'adresse en priorité aux étudiants de début de deuxième cycle. Bien que conçu à la base comme support d'enseignement, il est aussi destiné aux chercheurs et ingénieurs praticiens qui désirent s'initier à la méthode des éléments finis.

Author: Adnan Ibrahimbegovic
Publisher: Springer
ISBN: 3319279963
Category : Technology & Engineering
Languages : en
Pages : 497

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This volume contains the best papers presented at the 2nd ECCOMAS International Conference on Multiscale Computations for Solids and Fluids, held June 10-12, 2015. Topics dealt with include multiscale strategy for efficient development of scientific software for large-scale computations, coupled probability-nonlinear-mechanics problems and solution methods, and modern mathematical and computational setting for multi-phase flows and fluid-structure interaction. The papers consist of contributions by six experts who taught short courses prior to the conference, along with several selected articles from other participants dealing with complementary issues, covering both solid mechanics and applied mathematics.

Author: Eftychios Sifakis
Publisher: Springer Nature
ISBN: 3031025857
Category : Mathematics
Languages : en
Pages : 57

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This book serves as a practical guide to simulation of 3D deformable solids using the Finite Element Method (FEM). It reviews a number of topics related to the theory and implementation of FEM approaches: measures of deformation, constitutive laws of nonlinear materials, tetrahedral discretizations, and model reduction techniques for real-time simulation. Simulations of deformable solids are important in many applications in computer graphics, including film special effects, computer games, and virtual surgery. The Finite Element Method has become a popular tool in many such applications. Variants of FEM catering to both offline and real-time simulation have had a mature presence in computer graphics literature. This book is designed for readers familiar with numerical simulation in computer graphics, who would like to obtain a cohesive picture of the various FEM simulation methods available, their strengths and weaknesses, and their applicability in various simulation scenarios. The book is also a practical implementation guide for the visual effects developer, offering a lean yet adequate synopsis of the underlying mathematical theory. Chapter 1 introduces the quantitative descriptions used to capture the deformation of elastic solids, the concept of strain energy, and discusses how force and stress result as a response to deformation. Chapter 2 reviews a number of constitutive models, i.e., analytical laws linking deformation to the resulting force that has successfully been used in various graphics-oriented simulation tasks. Chapter 3 summarizes how deformation and force can be computed discretely on a tetrahedral mesh, and how an implicit integrator can be structured around this discretization. Finally, chapter 4 presents the state of the art in model reduction techniques for real-time FEM solid simulation and discusses which techniques are suitable for which applications. Topics discussed in this chapter include linear modal analysis, modal warping, subspace simulation, and domain decomposition.

Author: William B J Zimmerman
Publisher: World Scientific Publishing Company
ISBN: 9813106735
Category : Technology & Engineering
Languages : en
Pages : 434

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Finite element methods for approximating partial differential equations that arise in science and engineering analysis find widespread application. Numerical analysis tools make the solutions of coupled physics, mechanics, chemistry, and even biology accessible to the novice modeler. Nevertheless, modelers must be aware of the limitations and difficulties in developing numerical models that faithfully represent the system they are modeling.This textbook introduces the intellectual framework for modeling with Comsol Multiphysics, a package which has unique features in representing multiply linked domains with complex geometry, highly coupled and nonlinear equation systems, and arbitrarily complicated boundary, auxiliary, and initial conditions. But with this modeling power comes great opportunities and great perils.Progressively, in the first part of the book the novice modeler develops an understanding of how to build up complicated models piecemeal and test them modularly. The second part of the book introduces advanced analysis techniques. The final part of the book deals with case studies in a broad range of application areas including nonlinear pattern formation, thin film dynamics and heterogeneous catalysis, composite and effective media for heat, mass, conductivity, and dispersion, population balances, tomography, multiphase flow, electrokinetic, microfluidic networks, plasma dynamics, and corrosion chemistry.As a revision of Process Modeling and Simulation with Finite Element Methods, this book uses the very latest features of Comsol Multiphysics. There are new case studies on multiphase flow with phase change, plasma dynamics, electromagnetohydrodynamics, microfluidic mixing, and corrosion. In addition, major improvements to the level set method for multiphase flow to ensure phase conservation is introduced.

Author: Katherine Mer
Publisher:
ISBN: 9782726110492
Category :
Languages : en
Pages : 144

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LE TRAVAIL PRESENTE DANS CETTE THESE EST PRINCIPALEMENT UNE CONTRIBUTION A L'ANALYSE D'APPROXIMATIONS STABILISEES POUR DES PROBLEMES DE CONVECTION-DIFFUSION LINEAIRES. UNE ETUDE NUMERIQUE D'UN PROBLEME D'INTERACTION FLUIDE-STRUCTURE EST EGALEMENT PRESENTEE. POUR UNE EQUATION DE CONVECTION-DIFFUSION STATIONNAIRE, ON ANALYSE LA PRECISION D'UN SCHEMA ELEMENTS FINIS COMPORTANT UN TERME DE STABILISATION SOUS FORME DE DISSIPATION DU QUATRIEME ORDRE. DANS UNE PREMIERE PARTIE, ON SE RESTREINT A UNE ANALYSE POUR DES MAILLAGES SIMPLICIAUX REGULIERS AU SENS DES ELEMENTS FINIS. POUR UN PROBLEME DANS IR#N AVEC N 3, ON OBTIENT DES ESTIMATIONS DE L'ERREUR D'APPROXIMATION DANS L#2 ET DANS H#1 POUR UNE DISSIPATION SOUS FORME VARIATIONNELLE. DANS LE CAS BIDIMENSIONNEL, ON ETUDIE PLUS PARTICULIEREMENT UN SCHEMA DE TYPE JAMESON, COMPOSE D'UNE PARTIE CENTREE DE TYPE MIXTE ELEMENTS FINIS/VOLUMES FINIS ET D'UNE DISSIPATION EN DIFFERENCES QUATRIEMES NON CONSISTANTE. DANS UNE DEUXIEME PARTIE, ON CONSIDERE L'APPROXIMATION D'UN PROBLEME DE CONVECTION-DIFFUSION DONT LA SOLUTION PRESENTE DES COUCHES LIMITES. ON OBTIENT DES ESTIMATIONS D'ERREUR DANS LA NORME DE L'ENERGIE POUR UN SCHEMA ELEMENTS FINIS AVEC UNE DISSIPATION DU QUATRIEME ORDRE CONSISTANTE, POUR DES MAILLAGES TRIANGULAIRES LOCALEMENT ANISOTROPES DANS LES COUCHES LIMITES. LE SCHEMA ETUDIE EST COMPARE A DES SCHEMAS VOLUMES FINIS DU SECOND ORDRE. DANS UNE TROISIEME PARTIE, ON ANALYSE LA CONSISTANCE LOCALE DES SCHEMAS AYANT LA PROPRIETE DE PRESERVATION DE LA LINEARITE, SUR DES MAILLAGES NON STRUCTURES. UNE QUATRIEME PARTIE EST CONSACREE A L'ETUDE NUMERIQUE D'UN SCHEMA IMPLICITE LINEARISE DANS LE CADRE DE L'ANALYSE DU FLOTTEMENT D'UN PROFIL D'AILE DANS UN ECOULEMENT

Author: Georges-Henri Cottet
Publisher: Springer Nature
ISBN: 3030700755
Category : Mathematics
Languages : fr
Pages : 198

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Les modèles eulériens sont devenus dans les quinze dernières années des outils populaires pour étudier les interactions fluide-structure, car, au contraire des méthodes plus classiques de type ALE, ils permettent de résoudre numériquement ces problèmes en se ramenant à une grille et une méthode de résolution unique pour les différents milieux. Ce livre s’intéresse à cette classe de modèles en adoptant le point de vue original des méthodes level-set, utilisées à la fois pour suivre les interfaces fluide-solide, représenter les contraintes élastiques des solides et modéliser les forces de contact entre solides. Il combine un éclairage mathématique des modèles, des aspects d’analyse numérique, des codes élémentaires et des illustrations numériques permettant au lecteur de se faire une idée des domaines d’application et des performances de ces modèles. Les pré-requis nécessaires pour profiter pleinement de son contenu font partie du bagage scientifique d’élèves de niveau master en mathématiques appliquées ou mécanique théorique. Il sera un outil pédagogique fructueux pour des cours de deuxième année de master ou de début de thèse, ainsi que pour des chercheurs voulant aborder ou approfondir ce domaine.