Simulation numérique par la méthode SPH de fuites de fluide consécutives à la déchirure d'un réservoir sous impact PDF Download
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Book Description
Le récent développement des menaces terroristes renforce l'effort de recherche du CEA et d'EDF pour la protection des citoyens et des installations. De nombreux scénarios doivent être envisagés comme, par exemple, la chute d'un avion de ligne sur une structure de génie civil. La dispersion du carburant dans la structure, son embrasement sous forme de boule de feu et les effets thermiques associés sont des éléments essentiels du problème. L'utilisation de modèles numériques est indispensable car des expériences seraient difficiles à mettre en œuvre, coûteuses et dangereuses. Le problème type que l'on cherche à modéliser est donc l'impact d'un réservoir rempli de fluide, sa déchirure et la dispersion de son contenu. C'est un problème complexe qui fait intervenir une structure mince avec un comportement fortement non-linéaire allant jusqu'à rupture, un fluide dont la surface libre peut varier drastiquement et des interactions fluide-structure non permanentes. L'utilisation des méthodes numériques traditionnelles pour résoudre ce problème semble difficile, essentiellement parce qu'elles reposent sur un maillage. Cela complique la gestion des grandes déformations, la modélisation des interfaces variables et l'introduction de discontinuités telles que les fissures. Afin de s'affranchir de ces problèmes, la méthode sans maillage SPH (\og Smoothed Particle Hydrodynamics \fg) a été utilisée pour modéliser le fluide et la structure. Ce travail, inscrit dans la continuité de recherches précédentes, a permis d'étendre un modèle de coque SPH à la modélisation des ruptures. Un algorithme de gestion des interactions fluide-structure a également été adapté à la topologie particulière des coques. Afin de réduire les coûts de calcul importants liés à ce modèle, un couplage avec la méthode des éléments finis a également été élaboré. Il permet de n'utiliser les SPH que dans les zones d'intérêt où la rupture est attendue. Finalement, des essais réalisés par l'ONERA sont étudiés pour valider la méthode. Ces travaux ont permis de doter le logiciel de dynamique rapide Europlexus d'un outil original et efficace pour la simulation des impacts de structures minces en interaction avec un fluide. Un calcul démonstratif montre enfin la pertinence de l'approche et sa mise en œuvre dans un cadre industriel.
Book Description
Le récent développement des menaces terroristes renforce l'effort de recherche du CEA et d'EDF pour la protection des citoyens et des installations. De nombreux scénarios doivent être envisagés comme, par exemple, la chute d'un avion de ligne sur une structure de génie civil. La dispersion du carburant dans la structure, son embrasement sous forme de boule de feu et les effets thermiques associés sont des éléments essentiels du problème. L'utilisation de modèles numériques est indispensable car des expériences seraient difficiles à mettre en œuvre, coûteuses et dangereuses. Le problème type que l'on cherche à modéliser est donc l'impact d'un réservoir rempli de fluide, sa déchirure et la dispersion de son contenu. C'est un problème complexe qui fait intervenir une structure mince avec un comportement fortement non-linéaire allant jusqu'à rupture, un fluide dont la surface libre peut varier drastiquement et des interactions fluide-structure non permanentes. L'utilisation des méthodes numériques traditionnelles pour résoudre ce problème semble difficile, essentiellement parce qu'elles reposent sur un maillage. Cela complique la gestion des grandes déformations, la modélisation des interfaces variables et l'introduction de discontinuités telles que les fissures. Afin de s'affranchir de ces problèmes, la méthode sans maillage SPH (\og Smoothed Particle Hydrodynamics \fg) a été utilisée pour modéliser le fluide et la structure. Ce travail, inscrit dans la continuité de recherches précédentes, a permis d'étendre un modèle de coque SPH à la modélisation des ruptures. Un algorithme de gestion des interactions fluide-structure a également été adapté à la topologie particulière des coques. Afin de réduire les coûts de calcul importants liés à ce modèle, un couplage avec la méthode des éléments finis a également été élaboré. Il permet de n'utiliser les SPH que dans les zones d'intérêt où la rupture est attendue. Finalement, des essais réalisés par l'ONERA sont étudiés pour valider la méthode. Ces travaux ont permis de doter le logiciel de dynamique rapide Europlexus d'un outil original et efficace pour la simulation des impacts de structures minces en interaction avec un fluide. Un calcul démonstratif montre enfin la pertinence de l'approche et sa mise en œuvre dans un cadre industriel.
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Afin de garantir la sûreté de certaines installations, leur résistance à la chute d'un avion doit être prise en compte. La difficulté et le coût d'essais réels rendent la simulation indispensable pour ce type d'études. Cependant les phénomènes à représenter sont particulièrement complexes. Ainsi par exemple l'éventration des réservoirs de carburant et la fuite de celui-ci au travers des déchirures se révèlent particulièrement difficiles à modéliser à l'aide d'outils classiques comme la méthode des éléments finis. En effet, les grandes deformations du fluide, les effets de sloshing dans le réservoir, les impacts multiples et la fracturation du réservoir sont autant de phénomènes complexes et coûteux à traiter lorsque l'on utilise une méthode de calcul requérrant un maillage en particulier à cause des problèmes de remaillage. Le travail de thèse a donc consisté à développer un outil de simulation numérique utilisant une approche meshless (ou sans maillage) capable de simuler la déformation et la rupture de structures minces sous l'impact d'un fluide. Un modèle de coque épaisse meshless (Mindlin-Reissner) basé sur la méthode SPH a ainsi été réalisé. Un algorithme de contact a de plus été mis au point pour la gestion des interactions entre la structure et le fluide également modélisé par la méthode SPH. Ces travaux ont été réalisés et inclus dans le logiciel de dynamique rapide Europlexus du CEA. Dans un but de validation expérimentale des essais d'éventration de réservoirs par impacts ont également été réalisés en coopération avec l'ONERA (Organisme National d'Etudes et de Recherches Aéronautiques ).
Author: Seyed Hossein Ghoreishi Najafabadi Publisher: ISBN: Category : Languages : en Pages : 144
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Dans cette étude, un modèle numérique tridimensionnel est développé pour le calcul du volume et du niveau des sédiments dans les réservoirs pendant la chasse de barrages. Les équations de Reynolds moyennées de Navier-Stokes (RANS) sont résolues numériquement par la méthode des volumes finis. Des modèles de turbulence du type k - [epsilon] et RNG k- [epsilon] sont aussi employés pour fermer ces équations. Les résultats du phénomène hydrodynamique sont utilisés comme des données d'entrée supplémentaires pour le module morphologique. Les équations de convection-diffusion pour la concentration des sédiments suspendus sont résolues en adoptant l'équation proposée par Van-Rijn (1987) comme condition limite. L'équation de charriage de Van-Rijn a été aussi utilisée pour calculer le transport de charriage adjacent au fond du réservoir. Ceci est combiné avec la concentration calculée des équations de convection-diffusion pour évaluer la concentration de l'ensemble des sédiments. Les changements de fond de réservoir sont obtenus par application de l'équation de conservation de la masse. La méthode de volumes finis est aussi utilisée pour résoudre les équations de transport de sédiment. Les résultats des simulations numériques sont comparés aux données expérimentales disponibles dans la littérature. Une étude d'un cas réel (réservoir de Sefid-Rud en Iran) a été réalisée. Pour ce cas, un bon accord entre la simulation et les données expérimentales a été obtenu pour les sédiments évacués du réservoir pendant la chasse. Ceci montre que le modèle développé peut raisonnablement simuler la chasse de pression. Cependant, quelques déviations ont été observées pour la chasse avec flux libre et cela peut être justifié par une modélisation incomplète de la surface libre de l'eau.
Author: Anh Ha Le Publisher: ISBN: Category : Languages : en Pages : 226
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Ce travail concerne les estimations a posteriori pour la simulation numérique, par des méthodes de volumes finis, de plusieurs modèles liés à la mécanique des fluides : le problème de Stokes stationnaire, l'équation de Darcy non-linéaire et l'équation de transport linéaire. De plus, un résultat concerant des inégalités de Poincaré discrètes sur des maillages bidimensionels quelconques est également présenté.
Author: Fabien Caleyron
Author: Fabien Caleyron
Author: Bertrand Maurel
Author: Seyed Hossein Ghoreishi Najafabadi
Author: Anh Ha Le