Simulation numérique directe de l'impact de SLD (Supercooled Large Droplet) sur une paroi PDF Download

Author: Thibault Xavier (docteur en Dynamique des fluides).)
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Book Description
La lutte contre la formation de givre en vol est un enjeu majeur en aéronautique en tant que source majeured'accidents. Lors de la collision avec les gouttes d'eau surfondue présentes dans les nuages, l'accrétion de givre engendrée peut détériorer les performances aérodynamiques de l'appareil ou obstruer les capteurs. Dans ce contexte,la compréhension détaillée du processus d'impact de goutte est encouragée par l'évolution des normes de certification pour adapter les dispositifs de protection. L'utilisation d'un outil de simulation numérique directe (DNS)permet d'accéder à des grandeurs physiques difficilement accessibles par l'expérience et de fournir des donnéespour la modélisation. Néanmoins, les impacts à haute vitesse demandent des méthodes numériques à la foisprécises, conservatives et robustes tout en exigeant un coût de simulation élevée. Dans cette thèse, on contribue àla compréhension de la physique de l'impact de goutte à basse et haute vitesse sur différents types de cible, paroissèche ou mouillée. Ceci est fait à travers le développement et l'utilisation du code DNS DYJEAT, qui résoutles équations de Navier-Stokes incompressibles diphasiques. Une approche centrée sur les méthodes Level-Set etVolume-of-Fluid permettent de répondre aux défis de ce type de simulation. A l'aide de ce code, on étudie d'abordle phénomène d'étalement en implémentant une modélisation des effets capillaires en paroi. On s'intéresse parla suite à la formation d'une couronne liquide lors d'un impact sur une épaisseur liquide. L'instrumentation ducode réalisée permet de caractériser finement la couronne et les structures secondaires formées lors de l'impact.A partir du post-traitement d'expériences à haute vitesse menées à l'ONERA, on a réalisé une campagne desimulations sur des configurations à haute énergie, jusqu'à présent peu explorées en littérature. Ces campagnesde calculs permettent en particulier d'explorer l'effet de la nature de la paroi, de l'angle d'impact ou de la pressionambiante sur le phénomène de splash. Ces calculs nécessitent des maillages pouvant dépasser le milliard de pointset impliquent l'adaptation des pratiques de calcul décrites aussi dans ce travail, et appliquées lors de l'utilisationdes supercalculateurs au niveau régional ou national.