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.
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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.
Author: Jean-Michel Hervouet Publisher: Presses Ponts et Chaussées ISBN: 9782859783792 Category : Languages : fr Pages : 311
Book Description
Les systèmes hydro-informatiques, tels que le système Telemac développé par la branche R&D d'électricité de France, sont devenus en mécanique des fluides à surface libre, et donc principalement pour des études liées à l'environnement, des outils privilégiés et indispensables de la recherche et de l'ingénierie, utilisés aussi bien pour les études d'impact et le dimensionnement des ouvrages que pour le calcul des marées et la simulation des crues. Les principes de la modélisation numérique qui sous-tendent ces nouveaux outils sont rassemblés dans cet ouvrage, depuis l'établissement des équations de base et de leurs formes simplifiées, jusqu'au détail de la révolution numérique, ici avec la méthode des élements finis, sons oublier l'optimisation tenant compte des architectures des ordinateurs et le problème de l'identification des données ou paramètres inconnus. Quelques exemples d'application, comme la rupture du barrage de Malpasset ou le calcul des marées dans la Manche, sont également présentées. L'étudiant, l'ingénieur et le chercheur trouveront ici, avec une unité de lieu et de notation, l'exposé cohérent de tous les raisonnements et hypothèses qui permettent la construction de ces outils modernes d'analyse et de prévision que sont les logiciels de simulation numérique, et dont l'apport en mécanique des fluides dans le domaine de l'environnement devient chaque jour plus indispensable.
Author: Carlos Alberto Dutra Fraga Filho Publisher: Cambridge Scholars Publishing ISBN: 1036409112 Category : Technology & Engineering Languages : en Pages : 190
Book Description
Oil spills at sea are a severe environmental concern. They can occur during the various stages of well-drilling, repair operations or transportation. The spreading of oil occurs due to the pollutant's tendency to flow over itself. Knowledge of its physical properties during the phenomenon, such as velocities and spatial positions, allows the timely adoption of environmental protection measures. This book presents, in a simple and objective way, the development and implementation of purely Lagrangian numerical modelling using the Smoothed Particle Hydrodynamics (SPH) method for the study of the spreading of oil in its first stage (gravity-inertial regime) on a calm sea. The computational code's implementation and validation were carried out through the simulation of classical problems in the scientific literature, i.e., heat diffusion in a homogeneous flat plate, a still volume of water inside an immobile reservoir and a dam failure. From the coupling of the software with a collision detection and response algorithm, numerical results in concordance with the curve adjusted by James Fay (a pioneering scientist in the study of oil spills) for the prediction of oil slick diameters at the end of the gravity-inertial regime were achieved.
Author: E.J. Hoffman Publisher: Elsevier ISBN: 0080543456 Category : Technology & Engineering Languages : en Pages : 484
Book Description
The ubiquitous examples of unsteady-state fluid flow pertain to the production or depletion of oil and gas reservoirs. After introductory information about petroleum-bearing formations and fields, reservoirs, and geologic codes, empirical methods for correlating and predicting unsteady-state behavior are presented. This is followed by a more theoretical presentation based on the classical partial differential equations for flow through porous media.Whereas these equations can be simplified for the flow of (compressible) fluids, and idealized solutions exist in terms of Fourier series for linear flow and Bessel functions for radial flow, the flow of compressible gases requires computer solutions, read approximations. An analysis of computer solutions indicates, fortuitously, that the unsteady-state behavior can be reproduced by steady-state density or pressure profiles at successive times. This will demark draw down and the transition to long-term depletion for reservoirs with closed outer boundaries.As an alternative, unsteady-state flow may be presented in terms of volume and surface integrals, and the methodology is fully developed with examples furnished. Among other things, permeability and reserves can be estimated from well flow tests.The foregoing leads to an examination of boundary conditions and degrees of freedom and raises arguments that the classical partial differential equations of mathematical physics may not be allowable representations. For so-called open petroleum reservoirs where say water-drive exists, the simplifications based on successive steady-state profiles provide a useful means of representation, which is detailed in the form of material balances.Unsteady-State Fluid Flow provides:• empirical and classical methods for correlating and predicting the unsteady-state behavior of petroleum reservoirs• analysis of unsteady-state behavior, both in terms of the classical partial differential equations, and in terms of volume and surface integrals• simplifications based on successive steady-state profiles which permit application to the depletion of both closed reservoirs and open reservoirs, and serves to distinguish drawdown, transition and long-term depletion performance.
Author: Mary Fanett Wheeler Publisher: Springer ISBN: Category : Mathematics Languages : en Pages : 304
Book Description
The papers of this book are based on a Symposium on Numerical Simulation in Oil Recovery held at the Institute for Mathematics and its Applications. The major research emphasis is on the modeling of fractures, heterogeneities, viscous fingering, and diffusion-dispersion effects in the flow in porous media. This volume contains seventeen comprehensive papers on the latest developments in this exciting subject. Its diverse presentation brings together the various disciplines of applied mathematics, chemical engineering, physics and hydrology.
Author: Fabien Caleyron
Author: Fabien Caleyron
Author: Jean-Michel Hervouet
Author: Carlos Alberto Dutra Fraga Filho
Author: E.J. Hoffman
Author: Mary E Wheeler
Author: Mary F. Wheeler
Author: Mary Fanett Wheeler
Author: Michel Deville