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Dissertations / Theses on the topic 'Dynamique des fluides – Modèles mathématiques'
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Abda, Farès. "Conception et évaluation d'algorithmes pour la mesure des vitesses des liquides dans les conduites et les canaux à l'aide d'ondes ultrasonores pulsées." Strasbourg, 2009. http://www.theses.fr/2009STRA6179.
Full textAbstract:
Ce travail s’inscrit dans le cadre de la mesure de la vitesse d’écoulement d’un liquide chargé en particules par l’utilisation d’ondes ultrasonores pulsées. La vitesse des particules, considérée comme représentative de la vitesse de l’écoulement, est estimée à partir de l’onde ultrasonore rétrodiffusée par les particules en mouvement, en réponse à une onde d’excitation initialement émise dans le milieu de façon périodique. Le signal rétrodiffusé durant un cycle d’émission/réception est décomposé par fenêtrage temporel en un ensemble de sous-signaux où chacun correspond à une profondeur donnée. L’objectif de ce travail consiste en l’élaboration d’algorithmes pour l’accès à l’information de profil de vitesse. Les différentes méthodes employées peuvent être classifiées en trois catégories principales, à savoir les méthodes cohérentes, incohérentes et les méthodes hybrides. La première catégorie présente l’avantage de fournir une information à haute résolution spatiale et temporelle. Une amélioration de l’estimation du délai temporel par une méthode d’intercorrélation régularisée permettant de tenir compte de la douceur temporelle et spatiale du champ de vitesse est proposée et validée sur un écoulement de bentonite. Les méthodes incohérentes et hybrides s’imposent dans des écoulements de grandes dimensions ainsi que des vitesses élevées. On montre qu’il est possible, soit de réduire la variance d’estimation, soit d’augmenter la vitesse maximale mesurable sans affecter cette variance. Un algorithme basé sur la localisation du délai inter-pulse est finalement proposé dans le but de lever l'ambiguïté tout en minimisant la variance pour les grandes vitessesThis work is concerned with measuring the velocity of liquids loaded with particles using pulsed ultrasonic waves. The velocity of the particles, considered as representative of the liquid velocity, is estimated from the ultrasonic signal backscattered by the moving particles. This backscattered signal is considered as a response to the excitation initially transmitted periodically through the medium. The backscattered signal during a transmission/reception cycle is range-gated to obtain a set of time-windowed signals each associated with a corresponding depth. The objective of this work consists in elaborating algorithms in order to obtain the velocity profile information. The different used methods can be divided into three main categories, coherent methods, incoherent methods and hybrid methods. The first category presents the advantage of providing velocity information with high spatial and temporal resolution. An improvement in estimating the time delay by a regularized cross-correlation method is proposed and validated on a bentonite flow. This method is based on taking into account the time and space smoothness of the velocity field. The incoherent and hybrid methods are necessary when the flows under consideration have large dimensions and flow velocities. It is shown that it is possible, either to reduce the estimate variance, or to improve the maximal unambiguous velocity without affecting the variance. An algorithm based on the localization of the inter-pulse delay is finally proposed in order to remove the phase ambiguity while minimizing the estimate variance at high velocities
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Al, Moatassime Hassan. "Simulations numériques d'écoulements permanents de fluides non newtoniens par une méthode multigrille." Paris 11, 1993. http://www.theses.fr/1993PA112472.
Full textAbstract:
Nous présentons une méthode numérique pour analyser les écoulements permanents de fluides viscoélastiques. La méthode des différences finies a été introduite sur des grilles décalées à maille non uniforme en utilisant un schéma décentré pour discrétiser l'équation constitutive ou le tenseur des extra-contraintes peut être décomposé en une partie newtonienne et une partie non newtonienne. Nous avons utilisé l'algorithme multigrille FAS (Full Approximation Storage). La performance de notre méthode est testée sur le problème du stick-slip et le problème de la contraction 4:1 en géometrie plane. Pour les simulations numériques nous avons choisi les fluides obéissant au modèle d'Oldroyd et a celui de Phan Thien-Tanner. Les résultats obtenus montrent que le modèle d'Oldroyd n'est pas satisfaisant.
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Kazerani, Dena. "Etudes mathématiques de fluides à frontières libres en dynamique incompressible." Thesis, Paris 6, 2016. http://www.theses.fr/2016PA066558/document.
Full textAbstract:
Cette thèse est consacrée à l’étude théorique ainsi qu’au traitement numérique de fluides incompressibles à surface libre. La première partie concerne un système d’équations appelé le système de Green–Naghdi. Comme le système de Saint-Venant, il s’agit d’une approximation d’eaux peu-profondes du problème de Zakharov. La différence est que le système de Green–Naghdi est d’un degré plus élevé en ordre d’approximation. C’est pourquoi il contient tous les termes du système de Saint-Venant plus de termes d’ordre trois non-linéairement dispersives. Autrement dit, le système de Green–Naghdi peut être vu comme une perturbation dispersive du système de Saint-Venant. Ce dernier système étant hyperbolique, il entre dans le cadre classique développé pour des systèmes hyperboliques. En particulier, il est entropique (au sense de Lax) et symétrique. On peut donc lui appliquer les résultats d’existence et d’unicité bien connus pour des systèmes hyperboliques. Dans la première partie de ce travail, on généralise la notion de symétrie à une classe plus générale de systèmes contenant le système de Green–Naghdi. Ceci nous permet de symétriser les équations de Green–Naghdi et d’utiliser la symétrie obtenue pour déduire un résultat d’existence globale après avoir ajouté un terme dissipative d’ordre 2 au système. Ceci est fait en adaptant l’approche utilisée dans la littérature pour des systèmes hyperboliques. La deuxième partie de ce travail concerne le traitement numérique des équations de Navier–Stokes à surface libre avec un terme de tension de surface. Ici, la surface libre est modélisée en utilisant la formulation des lignes de niveaux. C’est pourquoi la condition cinématique (condition de l’évolution de surface libre) s’écrit sous la forme d’une équation d’advection satisfaite par la fonction de ligne de niveaux. Cette équation est résolue sur une domaine de calcul contenant strictement le domaine de fluide, sur de petits sous-intervalles du temps. Chaque itération de l’algorithme global correspond donc à l’advection du domaine du fluide sur le sous-intervalle du temps associé et ensuite de résoudre le système de Navier–Stokes discrétisé en temps sur le domaine du fluide. Cette discrétisation en temps est faite par la méthode des caractéristiques. L’outil clé qui nous permet de résoudre ce système uniquement sur le domaine du fluide est l’adaptation de maillage anisotrope. Plus précisément, à chaque itération le maillage est adapté au domaine du fluide tel que l’erreur d’approximation et l’erreur géométrique soient raisonnablement petites au voisinage du domaine du fluide. La résolution du problème discrétisé en temps sur le domaine du fluide est faite par l’algorithme d’Uzawa utilisé dans la cadre de la méthode des éléments finis. Par ailleurs, la condition de glissement de Navier est traité ici en ajoutant un terme de pénalisation à la formulation variationnelle associéeThis thesis is about theoretical study and numerical treatment of some problems raised in incompressible free-surface fluid dynamics. The first part concerns a model called the Green–Naghdi (GN) equations. Similarly to the non linear shallow water system (called also Saint-Venant system), the Green–Naghdi equations is a shallow water approximation of water waves problem. Indeed, GN equation is one order higher in approximation compared to Saint-Venant system. For this reason, it contains all the terms of Saint-Venant system in addition to some non linear third order dispersive terms. In other words, the GN equations is a dispersive perturbation of the Saint-Venant system. The latter system is hyperbolic and fits the general framework developed in the literature for hyperbolic systems. Particularly, it is entropic (in the sense of Lax) and symmertizable. Therefore, we can apply the well-posedness results known for symmetric hyperbolic system. During the first part of this work, we generalize the notion of symmetry to a more general type of equations including the GN system. This lets us to symmetrize the GN equation. Then, we use the suggested symmetric structure to obtain a global existence result for the system with a second order dissipative term by adapting the approach classically used for hyperbolic systems. The second part of this thesis concerns the numerical treatment of the free surface incompressible Navier–Stokes equation with surface tension. We use the level set formulation to represent the fluid free-surface. Thanks to this formulation, the kinematic boundary condition is treated by solving an advection equation satisfied by the level set function. This equation is solved on a computational domain containing the fluid domain over small time subintervals. Each iteration of the algorithm corresponds to the adevction of the fluid domain on a small time subinterval and to solve the time-discretized Navier–Stokes equations only on the fluid domain. The time discretization of the Navier–Stokes equation is done by the characteristic method. Then, the key tool which lets us solve this equation on the fluid domain is the anisotropic mesh adaptation. Indeed, at each iteration the mesh is adapted to the fluid domain such that we get convenient approximation and geometric errors in the vicinity of the fluid domain. This resolution is done using the Uzawa algorithm for a convenient finite element method. The slip boundary conditions are considered by adding a penalization term to the variational formulation associated to the problem
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Purwanto, Aji. "Modélisation d'écoulements turbulents-basse vitesse à forte variation de masse volumique : application aux schémas de fermeture kappa-epsilon." Toulouse, INPT, 1994. http://www.theses.fr/1994INPT095H.
Full textAbstract:
Une comparaison de predeterminations d'ecoulements turbulents a masse volumique variable en usant de moyenne favre et de reynolds est realisee sur des jets a faible vitesse. La variation de masse volumique entre jets tres lourds et tres legers, provient de melanges massiques et thermiques. Des modeles de turbulence, elabores sur la base du modele classique a deux equations k-epsilon, sont proposes. Une ou deux equations de variance scalaire sont ajoutees suivant l'origine de la variation de masse volumique. Deux versions du code numerique parabolique patankar-spalding sont employees selon l'ecriture des equations. En reference aux donnees experimentales, les deux ecritures, (moyenne de favre et de reynolds) permettent de restituer les caracteristiques globales de jets inertiels. La variation de masse volumique se traduit par un effet de dilatation-compression au sens de favre et de diffusion par le flux turbulent de masse au sens de reynolds. Ceci permet de mieux comprendre comment varie l'efficacite du melange. Neanmoins un ecart des resultats favre-reynolds traduisant une certaine incoherence physique, est observe. L'equivalence des deux systemes ouverts n'est donc pas conservee apres fermeture. En outre l'influence des contraintes normales s'avere plus importante en moyenne de favre qu'en moyenne de reynolds. La gravite accentue la difference favre-reynolds. Le modele en moyenne de reynolds donne de meilleurs resultats. L'analyse physique des effets de gravite montre que l'efficacite du melange augmente dans un jet flottant positif et diminue dans un jet flottant negatif. En moyenne de reynolds, une ecriture nouvelle des equations du mouvement fondee sur une decomposition differenciant les grandeurs transportees de la vitesse d'advection est proposee. Cette ecriture conduit a degager les echanges entre le mouvement moyen et fluctuant permettant d'identifier de facon precise les roles des termes presents. Pour comparaison, le meme principe de decomposition est applique a l'ecriture en moyenne de favre
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Giordano, Jérôme. "Contribution à la modélisation numérique des problèmes d'interactions fluide-fluide et fluide-structure." Aix-Marseille 1, 2004. http://www.theses.fr/2004AIX11050.
Full textAbstract:
Cette thèse s'inscrit dans la modélisation des écoulements hyper-enthalpiques, et vise à terme l'étude des scramjets. Dans ce cadre, l'interaction fluide est déterminante pour modéliser proprement le mélange des gaz menant à la combustion supersonique. De même, la prise en compte des déformations des parois est primordiale si l'on veut déterminer les couplages aéroélastiques et les modifications des configurations de l'écoulement. Ainsi, nous avons confronté notre approche à des expériences sur l'interaction choc-bulle, dans le but de valider notre code fluide CARBUR pour traiter de l'instabilité de Richtmyer-Meshkov. Nous avons ensuite, réalisé un couplage de CARBUR à MARCUS, notre code structure, pour modéliser l'interaction fluide-structure. Ce couplage est valide sur deux cas de référence : un couplage aéroélastique et une expérience que nous avons conçue. Puis une étude d'interaction fluide réactif-structure est proposée au travers de l'amorçage de la tuyère MASCOTE.
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Youcefi, Abdelkader. "Étude expérimentale de l'écoulement d'un fluide visco-élastique autour d'un agitateur bipale en cuve agitée." Toulouse, INPT, 1993. http://www.theses.fr/1993INPT027H.
Full textAbstract:
L'objectif de ce travail est l'etude de l'agitation mecanique d'un fluide viscoelastique en cuve cylindrique a fond plat. L'agitation est assuree par un mobile type bipale de grand diametre. L'etude de l'agitation de fluides visqueux newtoniens et non newtoniens est abordee par voie experimentale. Les proprietes viscoelastiques des solutions de polyacrylamide ont ete determinees en employant les techniques de fluage et d'oscillation a l'aide d'un rheometre cone-plan pilote en contrainte. L'etude rheologique effectuee sur les solutions de polyacrylamide a montre un caractere viscoelastique suivant le modele de kelvin-voigt generalise a deux elements. La puissance globale est mesuree a l'aide d'un couplemetre, le produit du nombre de reynolds par le nombre de puissance et la constante de metzner et otto propres a cet appareil etant calcules. Le temps de melange est determine globalement par la methode de coloration-decoloration. Enfin, l'anemometrie a film chaud est utilisee pour la premiere fois dans ce type de fluide a l'aide d'un etalonnage specifique. Elle permet l'obtention des vitesses d'ecoulement dans les plans de la pale et dans le plan median. Les profils de vitesse correspondants sont analyses afin de determiner, a travers ces elements cinematiques, l'impact du champ local sur la puissance globale et sur le melange
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Carbonnell, Frédéric. "Étude de la prise en compte des effets instationnaires dans les simulations numériques (laminaire/turbulent)." Toulouse, INPT, 1994. http://www.theses.fr/1994INPT110H.
Full textAbstract:
Nous nous interessons dans ce travail a la facon dont on peut prendre en compte les effets instationnaires turbulents dans les simulations numeriques des ecoulements. Le but final de ces etudes est de proposer une alternative aux modeles de turbulence statistiques usuellement utilises. Apres une breve presentation des effets turbulents dans les ecoulements, nous presentons une vue d'ensemble des modeles de turbulence de type statistique et la simulation des grandes echelles. Deux aspects distincts sont ensuite traites: la methode numerique et la validation sur un cas physique. Ce travail supporte par le motoriste turbomeca repose sur un code de calcul industriel a la base stationnaire (volume fini, schema simple). La structure et la modification de cet outil de calcul pour le rendre apte a simuler des situations instationnaires seront presentees ainsi que les tests de qualites effectues. Nous comparons ce code a un autre code plus recent: avbp (code cerfacs non-structure, base sur des schemas type jameson). La derniere partie de l'etude consiste a montrer l'efficacite comparee des deux outils sur une configuration instationnaire plus complexe: un jet dont le debit d'entree subit une baisse brutale. Le cas laminaire est etudie a partir des resultats d'une approche analytique formulee dans le groupe combustion de l'institut de mecanique des fluides de toulouse et les tendances sont comparees a une experience sur un jet turbulent. Des conclusions sont apportees sur le caractere predictif des outils numeriques. Enfin l'approche turbulente est discutee et les qualites requises des codes mises en evidence
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Boudghène-Stambouli, Mustapha-el-Habib. "Analyse physique, modélisation et simulation numérique des écoulements turbulents instationnaires en canal pulsés." Toulouse, INPT, 1995. http://www.theses.fr/1995INPT049H.
Full textAbstract:
Les travaux realises dans cette etude s'inscrivent dans le cadre de l'analyse des ecoulements instationnaires. Elle concerne plus particulierement les ecoulements instationnaires pulses en canal. Le choix de cette configuration a ete faite dans le but d'etudier separement l'influence des differents parametres qui gerent ce type d'ecoulement. Le travail rapporte concerne: (i) la validation d'un code de calcul ; (ii) une analyse physique: *tout d'abord, dans le cas laminaire, *dans le cas transitionnel, par l'etude de l'influence de l'instationnarite sur la transition de la couche limite, *enfin, dans le cas plus complexe a savoir l'etat turbulent ou une etude parametrique s'avera utile dans la comprehension des mecanismes physiques de ce type d'ecoulement ainsi que dans le comportement des differents modeles de turbulence ; (iii) une evaluation des modeles de fermeture a zero equation, a deux equations et a faibles nombres de reynolds de turbulence ainsi qu'un modele aux contraintes de reynolds ; (iv) le but ultime de cette analyse devra nous conduire a une meilleure modelisation des ecoulements instationnaires
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Marmignon, Claude. "Modélisation de l'interaction particule-écoulement dans un écoulement turbulent." Paris, ENMP, 1987. http://www.theses.fr/1987ENMP0027.
Full textAbstract:
On utilise une methode de trajectographie lagrangienne pour constituer un echantillon representatif de trajectoires. En presence des particules changeant les caracteristiques de l'ecoulement gazeux, on developpe un modele eulerien de type energie cinetique turbulente avec dissipation de celle-ci. Etude de la reaction des particules sur l'ecoulement
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Collet, Jean-François. "Quelques propriétés mathématiques d'un modèle d'écoulement en milieu poreux." Lyon 1, 1993. http://www.theses.fr/1993LYO10237.
Full textAbstract:
Ce travail rassemble quelques resultats relatifs a un systeme d'equations aux derivees partielles modelisant un certain type d'ecoulements en milieux poreux. Les ecoulements etudies ici presentent une difficulte specifique, inherente au fait que la porosite est autorisee a varier au cours du temps suite a une reaction de dissolution de la matrice solide. On presente des resultats d'existence de solutions pour le systeme d'edp constitue d'une equation de reaction-diffusion couplee a une equation elliptique et une equation differentielle ordinaire, dans le cas bidimensionnel. Le systeme modelisant les solutions sous forme d'ondes progressives est aussi etudie. Enfin, un modele plus sophistique prenant en compte un bilan d'eutropie est presente
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Isnard, Olivier. "Dispersion atmosphérique en présence de groupes d'obstacles." Ecully, Ecole centrale de Lyon, 1999. http://www.theses.fr/1999ECDL0013.
Full textAbstract:
L'intérêt d'une recherche sur la modélisation de scénari de pollution en milieu urbain pose le problème d'une représentation réaliste de la géométrie retenue. Un des paradoxes actuels dans ce domaine est que les Systèmes d'Information Géographiques (SIG) fournissent une description précise de la tapographie d'un site mais que les détails, trop nombreux, ne peuvent être efficacement incorpore��s au sein des modèles. Il faut donc développer des approches simplifiées de la réalité pour exploiter astucieusement ces données. Ce travail s'inscrit dans cette optique. A l'heure actuelle, il subsiste des insuffisances concernant la modélisation des échelles intermédiaires situées entre l'échelle globale de l'agglomération et celle, locale de la rue. Dans ce travail nous considérerons principalement cette échelle (de l'ordre du quartier). Ainsi une zone urbaine peut apparaître comme un groupe d'obstacles. Les objectifs de cette étude sont de mieux comprendre les mécanismes fondamentaux qui gouvernent l'écoulement et la dispersion en fonction des différents paramêtres définissant un groupe d'obstacles. En particulier nous considérons l'influence de la tapologie (organisation géométrique), de la porosité (distance de séparation entre les obstacles), de la taille des obstacles et de la taille caractéristique du groupe. Nous avons utilisé pour cette étude trois méthodes. Premièrement, une approche expérimentale réalisée en soufflerie où le champ de vitesse a été mesuré à l'aide d'une technique LDA tridimensionnelle et le champ de concentration à l'aide d'un FID. Deuxièmement une approche numérique effectuée à l'aide d'un code de calcul tridimensionnel existant (MERCURE, développé par EDF). Et un modèle simplifié de l'écoulement et de la dispersion en présence d'obstacles, basé sur le concept d'un écoulement potentiel. Nous analyserons en détail les résultats obtenus par ces différentes approches et expliquerons les mécanismes prépondérants présents dans la dispersion à travers un groupe d'obstaclesMuch research has been devoted to modelling mesoscale atmospheric boundary layer flows and flows at the scale of individual streets, but much less attention has been focussed on flow and dispersion at intermediate scales, such as small town or a large suburban area. An important problem in the computational modelling of such flows is the representation of the urban surface layer. At typical scales used in such calculations, it is not feasible to model individual buildings, but neither is it possible to represent the effects of the buildings by a simple change in roughness length. Geographical information Systems now provide us with a highly detailed description of the urban topography, but, paradoxically, these descriptions are too detailed to be used directly. The challenge is therefore to find ways to simplify the data, so that they can be used in pratical calculations of flow and dispersion in urban areas. This is the objective of the research presented here. In order to develop simple parametrisations for the influence of a group of buildings on flow and dispersion in the urban canopy, we need first to identify and underrstand the major processus. In particular, we need to understand how parameters such as the geometrical organisation, the obstacles, the spacing between them, their size and the overall extent of the group interact to influence the flow and the dispersion. We have use three different approaches to investigate this. Firstly, experiments were performed in an atmospheric wind tunnel, for several different configurations of obstacles. Fluid velocities were measured using LDV, and gas concentrations were measured using FID. Secondly, three dimensional calculations have been performed using the atmospheric dispersion code MERCURE initially developed by EDF. Finally a simplified model for flow and dispersion within a group of obstacles was developed based on a potential flow approach. These three methods have been used to investigate and explain some of the fundamental processus involved in flow and dispersion through groups of obstacles
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Celle, Pierre. "Couplage fluide/milieu poreux en grandes déformations pour la modélisation des procédés d'élaboration par infusion." Saint-Etienne, EMSE, 2006. http://www.theses.fr/2006EMSE0029.
Full textAbstract:
Un modèle complet pour la simulation d’un écoulement thermo-réactif à travers un milieu poreux compressible est présenté et appliqué à l'étude des procédés d'élaboration des matériaux composites par infusion (Liquid Resin Infusion-LRI et Resin Film Infusion-RFI) afin de prévoir les épaisseurs et les fractions volumiques de fibres de la pièce finale. Le modèle développé inclut une condition de Beaver-Joseph-Schaffman pour le couplage entre le milieu poreux saturé et l’écoulement dans la zone libre. Une formulation ALE pour l'écoulement de la résine dans le milieu poreux déformable subissant de fortes déformations est utilisée et couplée à une formulation Lagrangienne Réactualisée pour la partie solide. Enfin, des modèles thermo-chimiques sont utilisés pour traiter la réticulation de la résine. Des outils numériques ont été développés puis combiner pour simuler les procédés LRI et RFI. Les résultats numériques ont été comparés avec des essais expérimentauxAn overall model for the study of a non isothermal fluid flow across a highly compressible porous medium is presented and applied for the study of dry composite manufacturing processes by infusion (Liquid Resin Infusion-LRI and Resin Film Infusion-RFI) in order to predict the thickness and the porosity of the final structure. The model developed includes a modified Beaver-Schaffman-Joseph condition to couple flow across and outside the porous medium. An ALE formulation of the liquid flow across the deformable porous medium in which finite strains are accounted is coupled with an updated Lagrangian scheme for the solid behaviour. Finally, thermo-chemical models are employed to account for the resin reticulation. Numerical tools have been developed and combined for the simulation of LRI and RFI processes. Numerical results have been compared with experimental test
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Caillabet, Yannick. "Couplages hétérogènes en modélisation de réservoir." Bordeaux 1, 2002. http://www.theses.fr/2002BOR12572.
Full textAbstract:
L'Objet de cette thèse est l'étude de couplages hétérogènes en modélisation de réservoir. Deux couplages forts différents mais ayant des problèmatiques communes sont étudiés. Le premier couplage a pour objectif de représenter précisément les échanges dans un milieu constitué d'une matrice poreuse et d'un réseau de fissures. Une méthode numérique de prise de moyenne permettant de déterminer des paramètres équivalents au sens des écoulements est proposée. Elle permet de prendre en compte les fortes hétérogénéités du milieu tout en simulant les phénomènes physiques à l'échelle de l'exploitation pétrolière. Les tests inclus dans cette thèse montrent la possibilité de traiter des réseaux complexes de fissures et discutent de la sensibilité des paramètres calculés par rapport aux hypothèses de la modélisation. Le second couplage se situe à l'échelle de l'exploitation pétrolière et étudie les interactions entre les puits et le réservoir. Une représentation précise des échanges permet de tenir compte des réinjections locales de fluides ou crossflow. L'étude des caractéristiques propres des deux domaines puits et réservoir a permis d'élaborer un nouveau modèle de puits. Ce couplage intègre la problématique de la simulation de réservoir avec une physique complexe et de grandes échelles de temps grâce à une série d'optimisations. Celle-ci inclut un découplage exact des deux domaines, une méthode de pas fractionnaires dans les puits et une parallélisation de l'algorithme. Les tests effectués montrent la validité du modèle et ont permis de mettre en défaut la modélisation standard incluse dans le simulateur de réservoir Athos.
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Soualmia, Amel. "Structure et modélisation d'écoulements internes de gaz et de liquide à phases séparées." Toulouse, INPT, 1993. http://www.theses.fr/1993INPT132H.
Full textAbstract:
Dans les ecoulements internes de gaz et de liquide, les interactions entre les vagues, le courant moyen et la turbulence sont a l'origine d'ecoulements secondaires comme l'ont montre des travaux precedents, dont les principaux resultats sont rappeles dans une revue bibliographique. Les resultats d'experiences en canal rectangulaire et circulaire sont presentes: ils concernent la determination des champs moyens de vitesse et des composantes du tenseur de reynolds dans chaque phase et la caracterisation du champ de vagues. Ils permettent de preciser les conditions d'apparition des ecoulements secondaires. Une base de donnees complete pour le canal rectangulaire est ainsi obtenue sur laquelle s'appuient les essais de modelisation numerique. Dans le gaz, la generation des ecoulements secondaires est controlee par l'anisotropie de la turbulence due aux variations transversales de la rugosite interfaciale provoquee par la refraction du champ de vague: une fermeture algebrique au second ordre du tenseur de reynolds permet de rendre compte de maniere satisfaisante de l'organisation tridimensionnelle de l'ecoulement du gaz si la distribution de rugosite est donnee. Dans le liquide, une procedure de moyenne de phase permet de separer fluctuations orbitales et turbulentes: les termes d'interaction responsables de la generation de la vorticite moyenne longitudinale sont mis explicitement en evidence. Avec une fermeture au premier ordre des contraintes turbulentes et un couplage a l'ecoulement de gaz par le frottement interfacial, le modele de la phase liquide est valide de facon satisfaisante. On dispose ainsi d'un modele couple de gaz et de liquide qui predetermine l'ecoulement a phases separees, si les caracteristiques des vagues sont connues
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Jin, Gang. "Simulation numérique et modélisation d'écoulements instationnaires turbulents autour d'un profil d'aile à forte incidence." Toulouse, INPT, 1994. http://www.theses.fr/1994INPT130H.
Full textAbstract:
L'ecoulement instationnaire turbulent autour d'un profil d'aile a forte incidence a ete etudie pour un fluide incompressible. La configuration du profil d'aile a ete placee dans un ecoulement uniforme stationnaire ou oscillant en tamis. La mise en uvre d'un logiciel de calcul est effectuee en maillage curviligne de type h, precis au second ordre temporel et spatial, permettant la resolution des equations de navier-stokes completes pour un sillage de geometrie complexe, afin de predeterminer la naissance d'instabilites, du decollement instationnaire et des structures organisees du sillage a des nombres de reynolds moderes. Dans ce contexte, une analyse physique des proprietes de l'ecoulement a la sortie du domaine a permis de developper des conditions limites non-reflectives, en ecoulement incompressible et instationnaire, dans le systeme des equations de navier-stokes. Ce type de conditions limites a permis d'utiliser une distance raisonnable a l'aval et d'effectuer des economies notables sur le temps de calcul. Ainsi il minimise les effets de retroaction et de confinement artificiel. Le developpement du modele de turbulence instationnaire a deux equations est effectue sur les equations de navier-stokes en moyenne de phase pour les nombres de reynolds eleves. Cette methodologie permet de calculer les effets fortement instationnaires (ecoulement turbulent en tamis) pour une geometrie complexe. Un traitement de modele a faible nombre de reynolds est inclus. Une modelisation pour le terme de production d'energie cinetique turbulente, en fonction du rotationnel local, est proposee d'apres des considerations physiques, afin de surmonter le probleme de la surproduction d'energie turbulente dans la region au voisinage du point d'arret. L'ensemble des resultats obtenus montrent l'efficacite de cette approche pour la predetermination des ecoulements instationnaires, decolles en situation naturelle et forcee
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Le, Maître Olivier P. "Contribution numérique à la résolution de problèmes d'interaction fluide-structure non linéaires." Le Havre, 1998. http://www.theses.fr/1998LEHA0007.
Full textAbstract:
Dans cette thèse, on s'intéresse à la résolution numérique de problèmes d'interaction fluide-structure avec grands déplacements des interfaces. Deux cas pratiques sont abordés : la dynamique d'une voile flexible dans un écoulement instationnaire, les déformations d'une capsule dans un écoulement très visqueux. Le document se compose de trois parties distinctes qui traitent d'aspects différents selon les applications : partie I : on y développe un modèle en grands déplacements d'une structure élastique mince idéalement flexible. Une approximation par réseaux de fils du comportement du tissu est utilisée. La méthode est appliquée à la détermination de la géométrie des voiles sous l'action du vent. Partie II : pour simuler la dynamique d'une voile en interaction avec le vent, une formulation globale, basée sur des considérations énergétiques est développée dans le cas 2D. La solution du problème non linéaire peut alors être estimée grâce à une approximation particulière de l'écoulement et un modèle simplifié de structure (membrane en grands déplacement). Plusieurs cas de calculs sont présentés pour des conditions aux limites déterministes ou stochastiques. Partie III : la dernière partie du mémoire utilise une représentation intégrale de l'écoulement de stokes, couplée à un modèle de structure élastique non-linéaire pour estimer les déformations d'une capsule dans un écoulement extensionnel. Une méthode d'éléments de frontière 3D est développée en utilisant un filtrage par sélection de modes de Fourier des déformations de l'enveloppe de la capsule. Une méthode stochastique est proposée pour désingulariser le calcul des intégrales du problème fluide. La validation se fait par comparaison avec des solutions axisymétriques et plusieurs cas 3D sont traités.
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Dupuis, Paul-Éric. "Recalage et optimisation de modèles éléments finis en dynamique avec amortissement." Toulouse, ENSAE, 1992. http://www.theses.fr/1992ESAE0009.
Full textAbstract:
L'optimisation du comportement dynamique des structures, ainsi que leur recalage par rapport à l'expérimentation, passe par une estimation efficace de l'impact de modifications structurales sur le comportement de l'ensemble. Le problème est traité en considérant des modifications de type coefficients correcteurs devant les matrices de masse et de raideur élémentaires, ce qui équivaut à des modifications de masse volumique et de module de Young. Cette procédure ne résout cependant pas entièrement le problème puisqu'elle ne prend pas en compte les paramètres physiques réellement modifiables. Pour répondre à ce besoin, une formulation par types de déformations peut apporter une solution satisfaisante. L'apparition de certaines non-linéarités, contre-partie de l'amélioration apportée, est traitée de manière appropriée. Une fois le modèle recalé, l'optimisation de son comportement dynamique peut se faire par une approche en sensibilité. Les réponses basse fréquence d'une structure pouvant s'exprimer économiquement en fonction de paramètres modaux appropriés (fréquences, amortissements et paramètres effectifs en flexibilité, transmissibilité et masse), le calcul des dérivés de ces paramètres en fonction des types de déformations considérés doit permettre une bonne estimation au premier ordre des modifications de comportement de l'ensemble.
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Demouge, François. "Contribution à la modélisation numérique de la stratification des fumées dans le cas d'un incendie en tunnel routier." Lyon 1, 2002. http://www.theses.fr/2002LYO10102.
Full textAbstract:
L'étude présentée dans ce mémoire porte sur la simulation à l'aide d'un modèle de champ d'écoulements tridimensionnels, turbulents, quasi-incompressibles avec fortes variations de masse volumique tels que ceux générés par un incendie en tunnel routier. L'objectif de ce travail de thèse est d'évaluer les capacités d'un modèle numérique à retranscrire la stratification en température de l'écoulement obtenu à l'aval de l'incendie en présence d'un faible courant d'air. Dans un premier temps, une analyse des écoulements obtenus est effectuée à partir des données de la bibliographie, de résultats issus d'études sur maquette à échelle réduite et des équations physiques. Les phénomènes susceptibles d'être les plus influents sur la stratification sont ainsi mis en lumière. Dans un second temps, des tests numériques sont réalisés sur des situations de plus en plus complexes ; du cas le plus simple d'un panache d'incendie se développant en milieu libre au repos à celui d'un incendie en tunnel avec les effets du confinement, du courant d'air et des pertes de chaleur aux parois. Ces tests permettent d'identifier les aspects de la modélisation susceptibles d'être les plus influents sur les résultats en terme de stratification. Ils débouchent sur des recommandations sur les hypothèses de simulation en terme de modèles physiques et de conditions limites. Enfin, une confrontation des résultats numériques et expérimentaux obtenus sur les cas d'une maquette froide et d'une maquette chaude est réalisée. Ces maquettes font chacune intervenir une représentation différente de l'incendie et témoignent des difficultés à modéliser le foyer d'un incendie en tunnel routier
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Rodes, Pascal. "Contribution à l'étude d'écoulements instationnaires transtionnels et turbulents autour d'une aile par simulation numérique et modélisation." Aix-Marseille 2, 1999. http://www.theses.fr/1999AIX22089.
Full text
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Blanco, Alvarez Armando. "Quelques aspects de l'écoulement d'un fluide visqueux autour d'une bulle déformable : une analyse par simulation directe." Toulouse, INPT, 1995. http://www.theses.fr/1995INPT103H.
Full textAbstract:
Ce travail est consacre a l'etude, par simulation directe, de quelques ecoulements de fluide visqueux et incompressible autour d'une bulle deformable. Les equations de navier-stokes axisymetriques instationnaires sont resolues numeriquement en variables primitives en utilisant des maillages curvilignes orthogonaux obtenus a partir de la resolution d'un couple d'equations de laplace generalisees. Les equations du mouvement sont discretisees en utilisant une methode de volumes finis et des maillages decales. L'avancement temporel de la solution est obtenu par une methode a pas fractionnaires de type runge-kutta/crank-nicolson. Un algorithme original est developpe pour verifier simultanement et de facon non-iterative l'incompressibilite de la bulle et de l'ecoulement externe ainsi que le bilan interfacial des contraintes normales. Trois situations physiques sont ensuite considerees en detail: l'ecoulement autour d'une bulle ellipsoidale de forme fixe, les oscillations d'une bulle en l'absence de gravite et la montee d'une bulle dans un liquide au repos. Plusieurs resultats significatifs sont presentes: - l'analyse du mecanisme de generation et de disparition d'un tourbillon attache derriere une bulle ellipsoidale de forme fixe et la determination precise de son domaine d'existence - la determination des effets d'amplitude finie, de viscosite et de confinement sur les oscillations non-lineaires d'une bulle - la mise en evidence, dans certains regimes de montee d'une bulle, d'oscillations couplees entre la forme de l'interface et l'ecoulement externe, oscillations qui conduisent a l'instabilite des trajectoires rectilignes
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Enaux, Cédric. "Analyse mathématique et numérique d'un modèle multifluide multivitesse pour l'interpénétration de fluides miscibles." Châtenay-Malabry, Ecole centrale de Paris, 2007. http://www.theses.fr/2007ECAP1048.
Full textAbstract:
Ce travail est consacré à l'étude d'un modèle multifluide multivitesse récemment proposé par Scannapieco et Cheng (SC) pour décrire l'interpénétration de fluides miscibles (voir Physics Letters A, vol. 299, n. 1, pp. 49-64, 2002). Dans ce document, on commence par resituer ce modèle dans le contexte de la modélisation des écoulements de mélanges de fluides miscibles, puis on procède à son analyse mathématique (étude de l'hyperbolicité, existence d'une entropie mathématique strictement convexe, analyse asymptotique et limite de diffusion). On montre qu'il s'agit d'un système bien posé. Ensuite, on se concentre sur la problématique de la résolution numérique des systèmes de lois de conservation avec un terme source de relaxation, classe dont fait partie le modèle SC. Une difficulté lors de la résolution numérique de tels systèmes est de capturer sur maillage grossier leur régime asymptotique quand le terme source est raide. Le principal apport de ce travail réside dans le fait que l'on propose un nouveau mode de construction de schéma Lagrange-projection qui prend en compte la présence d'un terme source au niveau du flux numérique. Cette technique est d'abord appliquée en 1D au problème modèle des équations d'Euler avec friction, puis au modèle multifluide SC. Dans les deux cas, on prouve que le nouveau schéma est asymptotic-preserving et entropique sous une condition de type CFL. L'extension 2D du schéma est effectuée par directions alternées. Des résultats numériques mettent en évidence l'apport du nouveau flux en comparaison avec un schéma Lagrange-projection classique où le terme source est traité par un splitting d'opérateurThis work is devoted to the study of a multivelocity multifluid model recently proposed by Scannapieco and Cheng (SC) to describe the interpenetration of miscible fluids (see Physics Letters A, vol. 299, n. 1, pp. 49-64, 2002). In this document, we begin with presenting the SC model in the context of miscible fluids flows modelling. After that, the mathematical analysis of the model is carried out (study of hyperbolicity, existence of a strictly convex mathematical entropy, asymptotic analysis and diffusion limit). As a conclusion, the system is well-posed. Then, we focus on the problem of numerical resolution of systems of conservation laws with a relaxation source term, because SC model is part of this class. The main difficulty of this task is to capture on a coarse grid the asymptotic behaviour of the system when the source term is stiff. The main contribution of this work lies in the proposition of a new technique, allowing to construct a Lagrangian numerical flux taking in account the presence of the source term. This technique is applied first on the model-problem of a 1D Euler system with friction, and then on the multifluid SC model. In both cases, we prove that the new scheme is asymptotic-preserving and entropic under a CFL-like condition. The 2D extension of the scheme is done using a standard alternate directions method. Some numerical results highlight the contribution of the new flux, compared with a standard Lagrange plus remap scheme where the source term is processed using an operator splitting
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Bonnier, Marion. "Sillage d'une sphère en milieu linéairement stratifié : caractérisation des structures tourbillonaires." Toulouse, INPT, 1999. http://www.theses.fr/1999INPT023H.
Full textAbstract:
Les fluides géophysiques sont souvent stratifiés [] ce qui a pour conséquence de rendre les écoulements fortement anisotropes. Ces milieux sont le siège de grands mouvements tourbillonnaires qualifiés de quasi-bidimensionnels []. Dans cette étude expérimentale, nous abordons la dynamique de ces mouvements turbulents sous l'effet stabilisant de la stratification ainsi que la dynamique des structures tourbillonnaires émergeant aux temps longs. [Celles-ci] sont générées expérimentalement dans le sillage d'une sphère dans un milieu linéairement stratifié en salinité. Le premier volet de ce travail consiste à étudier le sillage d'une sphère dans sa globalité, à l'aide de techniques de visualisation, de suivi des particules ou d'anémométrie film-chaud. Nous donnons une description du phénomène d'effondrement, c'est à dire de la transition entre la turbulence tridimensionnelles initiale et la turbulence quasi dimensionnelle du sillage lointain. Nous montrons [] que le sillage proche a un comportement identique au cas des sillages en milieu homogène et que les vitesses déficitaires sont beaucoup plus fortes dans le cas stratifié que dans le cas homogène. D'autre part, la période de l'effondrement se caractérise par une nette accélération de la vitesse moyenne déficitaire du sillage []. Nous montrons également que les taux de décroissance de plusieurs quantités sont indépendantes du régime considéré, laminaire ou turbulent []. Cependant, bien que la dynamique du sillage ne soit donc pas contrôlée par les conditions initiales, il existe un lien entre les structures tourbillonnaires du sillage proche et celles du sillage lointain, qui est mis en évidence à partir de la mesure du nombre de Strouhal []. Le second volet de cette étude consiste à étudier la structure interne en densité de tourbillons en milieu stratifié par des approches expérimentales et théoriques. Nous avons montré qu'après une période transitoire d'adaptation du fluide, les équilibres cyclostrophiques et hydrostatiques dans le centre du tourbillon ont pour conséquence un pincement des surfaces d'égale densité []. L'anomalie de densité est correctement représentée par un modèle analytique de tourbillon isolé basé sur un champ de vitesse gaussien. []. Ce caractère universel des tourbillons en milieu stratifié a pu être vérifié pour un dipôle et pour des tourbillons du sillage d'un cylindre vertical. [] Ainsi, cet exemple nous a permis d'étendre le cas des tourbillons monocouches []
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Le, gal Marine. "Étude théorique et numérique de la dynamique des tsunamis sismiques." Thesis, Paris Est, 2017. http://www.theses.fr/2017PESC1008/document.
Full textAbstract:
Dû à leur impact destructeur et meurtrier, il est important de comprendre la dynamique des tsunamis afin d'améliorer les modèles de prévention et d'alerte. Le peu de données disponibles in situ rend la génération des tsunamis peu connue. Les modèles de générations, notamment la génération sismique qui est considérée ici, simplifient les phénomènes mis en jeu. De nombreux effets sont négligés, parmi eux la cinématique de déformation du fond. Deux paramètres temporels peuvent être définis pour d écrire ce mouvement: la vitesse de propagation de rupture vp qui est propre à l' évènement sismique, et le temps d' élévation tr. Respectivement, ces paramètres caractérisent le mouvement horizontal et vertical. Une étude linéaire et théorique, puis non-linéaire et numérique, révèle un phénomène de résonance pour de courts tr et des vp de l'ordre de la célérité des ondes longues. Dans ces conditions, l'amplitude des vagues générées est amplifié e par rapport à celle de la déformation du fond marin, et des phénomènes dispersifs apparaissent. Pour illustrer ce phénomène, le cas du tsunami de 1947, qui frappa la Nouvelle Zélande, est simulé avec les modèles de Saint-Venant puis de Boussinesq du système Telemac2D. Rejoignant la théorie, l'influence de vp est nettement observable tandis que les faibles valeurs de tr ont un impact limité. Bien que des effets dispersifs soient attendus durant cet évènement, ils ne sont pas observés avec le modèle numérique. En parallèle de cette étude sur les échelles temporelles, cette thèse a permis de contribuer à la validation des modèles numériques du système Telemac dans le cadre du projet TANDEM. Ainsi, les modèles issus de Telemac2Det Telemac3D sont testés sur des cas tests représentant la génération, la propagation ou le run-up d'un tsunami. Il s'avère que dans la plupart des cas, les modèles numériques proposent de résultats très corrects. Cependant, on note une certaine dépendance aux paramètres numériques pour les cas délicats comme celui de la propagation d'une onde solitaire. En plus des cas idéalisés, le modèle de Saint-Venant de Telemac2D est utilisé pour modéliser l'évènement de Tohoku-Oki de 2011, pour lequel les résultats sont satisfaisantsThe impact of tsunamis on mankind is well known. During recent years, several events showed us the disasters they can trigger which reiterate the importance of understanding their dynamics. Due to the lack of in-situ data, the generation is the least known aspect of tsunamis. As a result, simplified models of the source are used for numerical tsunami modeling, as for seismic generation for which the traditional approach neglects several phenomena, among which is the kinematic deformation of the sea floor. This motion canbe characterized by two temporal parameters: the rupture velocity vp and a hydraulic rise time tr. The novelty here, is to investigate both parameters simultaneously and to extend the linear theoretical development to a non-linear numerical study. From these works, a resonance zone is identified for small tr and vp close to the long wave celerity. For these particular values, the waves are amplified beside the sea floor deformation and dispersive effects develop. To illustrate this theory, the 1947 New Zealand tsunami is simulatedwith the Non-Linear Shallow Water and Boussinesq models of Telemac2D. This seismic event corresponds to a tsunami earthquake with slow kinematics of deformation. Four generation models, with different values of vp and tr are compared. The impact of vp on the generated wave amplitudes is strong whereas the influence due to tr is significantly smaller. Additionally, it was found that the expected dispersive effects did not develop during the numerical modeling. Meanwhile, in the scope of the TANDEM project, the validation of the Telemac system is performed through test cases, covering: generation, propagation and run-up of tsunamis. Globally, the models from the Telemac system match the validation data, however we note a reliance on numerical parameters for sensitive cases as the propagation of a solitary wave. Finally, the Non-Linear Shallow Water model of Telemac2D is used to simulate the Tohoku-Oki tsunami that hit Japan in 2011. Thenumerical model succeeds in representing this real event incorporating all the stages of tsunami life, from generation to flooded areas. Some limitations in using the method were found, which one discussed in detail within the present manuscript
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Sierra, Christophe. "Instabilité en fluidisation gaz-solide : dynamique des lits denses et influence des conditions aux limites." Aix-Marseille 1, 2002. http://www.theses.fr/2002AIX11064.
Full textAbstract:
Cette thèse aborde le problème de l'hydrodynamique des lits fluidisés gaz-solide dans les régimes de fonctionnements denses. Le comportement macroscopique du lit, résultant des dynamiques à toutes les échelles, est souvent très complexe (instabilités spatio-temporelles fortement non-linéaires). Avec pour but de comprendre les mécanismes physiques responsables des instabilités macroscopiques, la démarche adoptée dans ce travail est simplificatrice : on étudie, sur un plan expérimental, numérique et théorique la dynamique de seulement quelques couches de grains : les Lits Fluidisés Peu Profonds (LFPP). Ce travail se scinde en deux parties distinctes. La première partie est consacrée à la compréhension de la dynamique intrinsèque des LFPP. Tout d'abord, un travail expérimental a permis de mettre en évidence leurs caractéristiques dynamiques (fréquences d'oscillation) en fonction des deux paramètres de contrôle que sont la vitesse du fluide et taille du lit. Ensuite, à l'aide de deux différents modèles nous décrivons de quelle manière les phénomènes hydrodynamiques et collisionels locaux se combinent pour produire une dynamique globale. Une extrapolation des mécanismes identifiés est réalisée pour des lits de grande taille. Fort de cette analyse la seconde partie a pour but de décrire l'influence des conditions aux limites (C. L. ) sur la dynamique des lits denses. Ce travail est abordé en deux étapes. La première concerne la caractérisation, à l'aide d'un modèle linéarisé, du couplage acoustique entre le lit et ses C. L. Nous montrons ensuite de quelle manière le lit peut présenter selon le taux de couplage (i. E. Selon la capacité donnée au lit de rétroagir sur ses C. L. ) soit une "dynamique intrinsèque" soit une "dynamique de couplage". Ce travail met en évidence qu'il n'existe pas de comportement universel pour les lits fluidisés denses mais qu'il est impératif d'inclure dans n'importe quel modèle la possible influence C. L.
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Sapa, Bertrand. "Contribution à l'extension d'un schéma incompressible pour les flammes à bas nombre de Froude." Phd thesis, Chasseneuil-du-Poitou, Ecole nationale supérieure de mécanique et d'aérotechnique, 2011. http://www.theses.fr/2011ESMA0004.
Full textAbstract:
Une première approche de la simulation des incendies est menée à l'aide du code CFD d'EDF R&D Code_Saturne. Une extension de son schéma incompressible et une adaptation des conditions limites libres sont développées afin de traiter des flammes à bas nombre de Froude instationnaires et dominées par la convection naturelle grâce à une modélisation URANS. La turbulence est traitée à l'aide d'un modèle k − ε tenant compte de la gravité. La combustion est traitée à l'aide d'une réaction globale infiniment rapide et l'interaction avec la turbulence par une approche statistique présumant une fonction densité de probabilité. L'équation des transferts radiatifs est résolue à l'aide de la méthode des ordonnées discrètes. Les propriétés radiatives du milieu sont estimées à l'aide d'un modèle à larges bandes. Le modèle semi-empirique utilisé pour les suies tient compte des processus de nucléation, croissance, agglomération et oxydation. Le modèle est appliqué à des panaches thermiques et d'hélium, configurations proches des feux. Le gain minime apporté par les fermetures testées sur le modèle de turbulence suggère que le calcul des flux turbulents scalaires est plus important. En revanche, le gain lié au schéma faiblement compressible est considérable. Le modèle est ensuite appliqué à deux types de feu. Sur le feu de nappe, un maillage fin est nécessaire pour pallier un défaut de turbulence et obtenir une bonne prédiction sur les grandeurs caractéristiques. Cette conclusion est modérée par les résultats obtenus sur le feu de compartiment pour lequel les prédictions sont raisonnables malgré les maillages grossiers utilisés, le rayonnement des fumées et des parois ayant une forte influenceAs a first step for fire simulation, an extension of the incompressible scheme and adaptations for the free boundary limits have been developed in Code_Saturne, EDF R&D's fluid mechanic software. This numerical approach is aimed to handle unsteady low Froude number flames dominated by natural convection. The turbulence model is a k − ε with gravity effects. The combustion model uses an infinitely fast one-step reaction with a presumed probability density function. The radiative transfer equation is solved with the discrete ordinates method. The radiative properties are computed thanks to a wide band model. Nucleation, growth, agglomeration and oxidation of soot are treated with a semi-empirical model. The model was applied to steady thermal plumes and a helium plume, configurations closed to fire. Benefits from tested closures on buoyant production term are negligible and suggest that closure of turbulent fluxes is more important. However, benefits from the weakly compressible scheme is significant, in particular on unsteady behaviour. The computed, time-averaged velocity and temperature profiles are compared with experimental data, and a relatively good agreement is attained. Then the model was applied to a pool fire and a compartment fire. With the pool fire, using a fine mesh is needed to balance a lack of turbulence production and get a good prediction on fire characteristics. This conclusion is moderate for the compartment fire. Although the mesh used is coarse, the predictions are reasonable, due to the strong influence of radiation from smoke and walls
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Mahdjoub-Araibi, M'hamed. "La modélisation asymptotique d'un écoulement de fluide avec un coefficient d'échange ayant des variations microscopiques." Lille 1, 1988. http://www.theses.fr/1988LIL10147.
Full textAbstract:
Le modèle est composé de trois couches : écoulement de fluide parfait, couche limite classique et sous couche visqueuse. Etude par la méthode des développements asymptotiques raccordés de l'interaction entre la couche limite et la sous-couche visqueuse. Formulation mathématique du problème de couche limite
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Nsir, Khalifa. "Experimental and numerical study of the migration of dense non-aqueous phase liquid in saturated porous medium at Darcy scale." Strasbourg, 2009. https://publication-theses.unistra.fr/public/theses_doctorat/2009/NSIR_Khalifa_2009.pdf.
Full textAbstract:
Le processus de déplacement vertical d’un fluide non miscible et plus dense que l’eau (DNAPL) en milieu poreux saturé a été étudié à l’échelle de Darcy. Les expériences sur colonnes de laboratoire ont été conduites en utilisant deux modes d'écoulement : vertical ascendant et vertical descendant. Le milieu poreux utilisé est un sable homogène et le polluant considéré est un composé organo-chloré (Trichloréthylène, TCE), fréquemment trouvé dans des cas de pollutions industrielles de sols et d’eaux souterraines. Dans chaque essai, nous avons mesuré les temps d’arrivée du front eau/DNAPL dans une section de contrôle du dispositif expérimental au moyen des capteurs à fibres optiques. Nous avons aussi mesuré la pression du DNAPL à l’entrée et à la sortie de la colonne de milieu poreux. Une cartographie in situ du champ de saturations en DNAPL a été également effectuée. De ce fait, nous avons pu mettre en évidence une forte non uniformité de la répartition du polluant non miscible dans le milieu poreux saturé. De plus, nous avons pu quantifier d’une manière précise les instabilités de déplacement. A partir des résultats obtenus, il a été montré que les forces de poussée (ou de gravité) sont capables d’exercer des effets très significatifs à la fois sur la stabilité du processus de déplacement et sur l’efficacité de la récupération de la phase mobile du DNAPL. Concernant la simulation numérique, un modèle discret de pores et de capillaires a été développé. Une approche de calcul basée sur la théorie d’empilement des sphères a été élaborée pour évaluer les caractéristiques géométriques du réseau équivalent du milieu poreux utilisé dans l’expérimentation. Les résultats expérimentaux et numériques s'accordaient bien. Le modèle numérique s’est montré capable de reproduire l’évolution temporelle de la pression observée pour les différents régimes de déplacement stable et instableThe immiscible displacement processes of a dense non-aqueous phase liquid (DNAPL) were studied in a sand-filled column. The considered pollutant is the Trichloroethylene, volatile and soluble chlorinated solvent, usually found in soils and ground water industrial pollution. Experiments were performed using two flow modes, namely vertical-upwards and vertical- downwards. A Fibre optic sensors were developed to measuring the arrival times of water/DNAPL at a control section of experiment device. The DNAPL pressure at the inlet and outlet section of the system was also monitored. The experiment program also allowed for measuring the local DNAPL saturations. Thereby, permitting to quantify evolving fingering patterns of non aqueuse phase liquid in the saturated porous medium. It has also been shown that the distribution of the non aqueuse phase liquid in the porous medium is heterogeneous. Furthermore, the obtained results underline that buoyancy forces (gravity) can have significant effects on the stability of the displacement process and on the oil recovery efficiency during injection of water. Numerically, a pore-scale network model based on spherical pore bodies and cylindrical pore throats was developed to simulate laboratory experiment. A computational approach based on the theory of packing spheres has also been developed to assess the geometric characteristics of the equivalent network of the used porous medium in the experiment. Good agreement between the numerical and experimental results was obtained. An important feature of the model is its capability to reproduce the observed pressure behaviour for stable and unstable displacement regimes
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Tannous, Katia. "Contribution à l'étude hydrodynamique des lits fluidisés de grosses particules." Toulouse, INPT, 1993. http://www.theses.fr/1993INPT065G.
Full textAbstract:
Ce travail se rapporte d'une part a l'etude hydrodynamique des lits fluidises de grosses particules homogenes et d'autre part a celle des couches fluidisees de particules polydispersees. Pour le cas de particules homogenes, nous avons etudie l'influence de la nature du solide et les parametres geometriques du lit (diametre de la colonne et la hauteur du lit). Les resultats experimentaux ont permis de proposer des correlations pour estimer la vitesse et le degre de vide au minimum de fluidisation ainsi que l'expansion des couches. A partir de l'analyse des fluctuations de la chute de pression le long des lits, nous avons propose des correlations pour determiner les frontieres entre les differents regimes de fluidisation (pistonnage, turbulent et transport). Quant a la fluidisation des particules polydispersees, les essais ont ete realises avec des lots des particules ayant une distribution granulometrique de type rosin-rammler-sperling. Les parametres retenus ont ete l'etalement de la distribution granulometrique et le diametre moyen des lots. Nous avons propose des correlations permettant d'estimer les grandeurs hydrodynamiques telles que les vitesses initiale et complete de fluidisation, celle de segregation ainsi que l'expansion des couches
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Di, Chiara Roupert Raphaël. "Développement d'un code de calcul multiphasique multiconstituants." Strasbourg, 2009. https://publication-theses.unistra.fr/public/theses_doctorat/2009/DI_CHIARA_ROUPERT_Raphael_2009.pdf.
Full textAbstract:
Une méthode pour la simulation des écoulements triphasiques compressibles est proposé en tenant compte de la gravité et de la capillarité. Les équations sont ré-écrites en formulation fractionnaire avec une équation en pression globale et deux équations de saturation. La pression globale satisfaisant une condition dite de «différentiel totale» (DT) a été introduite par [Chavent et JafTré, 1986] afin de simplifier la formulation mathématique de l'écoulement. Une méthode d'optimisation avec contraintes est utilisée pour déterminer sur un diagramme ternaire les variables second aires à partir des saturations effectives. Une autre approche d'interpolation DT récemment mise au point par [Chavent, 2008] est également mis en oeuvre. Par rapport à la première formulation, la nouvelle approche est équivalente et plus efficace que la formulation classique. Nous discutons de la construction des variables à l'aide d'éléments finis composites spectraux, en particulier les conditions aux limites qui doivent tenir compte des données diphasiques connues les limites du diagramme ternaire [di Chiara Roupert et al. 2010]. Deux méthodes numériques performantes sont ensuite utilisées pour résoudre l'équation de pression globale et les deux équations de saturation en eau et en huile. Les éléments finis discontinus sont utilisés pour représenter le terme convectif des deux équations de saturation alors que la méthode des éléments finis mixtes est choisie de résoudre l'équation de pression globale et la partie diffusive des équations de saturation. Des résultats numériques sont donnés pour certains cas de tests analytiques et comparés aux autres approchesA method for the simulation of compressible three-phase flows is proposed taking into account gravity and capillary effects. Governing equations are written in a fractional flow formulation in terms of a global pressure equation and two saturation equations. The global pressure satisfaying a "Total differential" (TD) condition was introduced by [Chavent and Jaffré, 1986] to simplify the mathematical formulation of three-phase flows. Thus, a constrained optimization procedure is used to determine the preliminary secondary variables of the fractional flow from the effective saturation ternary diagram. Another TD interpolation class approach recentkly developped by [Chavent, 2008] is also implemented. Compared to the first formulation, the new formulation is equivalent to the classical formulation with the computational efficiency of the original formulation. We discuss the construction using spectral composite finite element, in particular the boundary conditions which need to be satisfied for the three-phase data to honor given two-phase data on the boundary of the ternary diagram [di Chiara Roupert et al. 2010]. Two efficient numerical methods are then used to solve the global pressure equation and the two saturation equations for the water and oil phase. Discontinous finite elements are used to approximate the convective term of the two saturation equations while the mixed finite element method is chosen to solve the global pressure equation and the diffusive part of the saturation equations. Numerical
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Mullaert, Chloé. "Etude mathématique des équations de Saint-Venant et de Navier-Stokes." Paris 6, 2011. http://www.theses.fr/2011PA066538.
Full textAbstract:
Cette thèse s'articule en deux parties. Dans la première, nous étudions les équations de Saint- Venant qui modélisent le comportement des océans, et de façon générale des _uides homogènes peu profonds, au voisinage de l'équateur dans le cadre d'une rotation rapide de la Terre. Grâce à ces hypothèses et aux équations de Navier-Stokes, nous commencerons par obtenir un modèle également connu sous le nom d'_Equatorial Shallow Water System_. Les équations obtenues font apparaître un paramètre de pénalisation " contenant les hypothèses de petitesse faites pour obtenir ce système simpli_é. L'étude de la matrice de pénalisation permettra par une méthode de _ltrage d'exhiber un système limite formel lorsque le paramètre " tend vers zéro pour lequel nous donnerons une condition nécessaire et su_sante de globalité. Nous montrerons ensuite la convergence des solutions _ltrées vers la solution du système limite. Dans la deuxième partie, nous exhiberons une classe de données initiales engendrant une solution globale aux équations de Navier-Stokes dans R3. En e_et, les solutions de ces équations sont globales dans le cadre bidimensionnel mais dans le cas tridimensionnel, il faut rajouter, par exemple, des conditions su_santes de petitesse des données initiales pour que la solution n'explose pas en temps _ni. Nous prouverons que si on considère une donnée initiale ayant un spectre proche du plan horizontal alors elle engendre une solution globale des équations de Navier-Stokes. De plus, nous montrerons que, sous certaines hypothèses, la perturbation d'une donnée initiale engendrant une solution globale, par ce type de données au spectre quasi-horizontal, engendre encore une solution globaleThis thesis is divided into two parts. In the _rst one, we are interested in the Equatorial Shallow Water equations which modelize the behaviour of shallow homogeneous _uids in the equatorial zone in case of large rotation of the Earth. Thanks to these hypotheses, using the Navier-Stokes equations, we get a penalized system. The penalization parameter is called " and takes into account the smallness hypotheses. Studying the penalization term, we exhibit a formal limit system when the parameter " tends to zero. Finally, we prove the convergence of the _ltered solutions toward the solution of the limit system. In the second part, we exhibit a class of initial data which generate a global solution of the Navier-Stokes equations in R3. These equations are well-posed in R2 but in R3 we need, for example, to add a su_cient smallness condition on the initial data. When the inital data spectrum is near the horizontal plane then we will prove that it generates a global solution to the Navier-Stokes equations. Moreover, we establish that, under some hypotheses, the perturbation of an initial data generating a global solution, by these data with quasi- horizontal spectrum, also generates a global solution
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Albert, Fabrice. "Stabilité d'une interface entre deux fluides cisaillés : étude numérique et asymptotique." Toulouse, INPT, 1996. http://www.theses.fr/1996INPT126H.
Full textAbstract:
On s'interesse a la stabilite lineaire d'une interface entre deux fluides visqueux, non miscibles et superposes dans un ecoulement de couette. Un developpement asymptotique a faible nombre de reynolds a permis de mettre en evidence le critere d'instabilite suivant : en l'absence de gravite et de tension interfaciale, si la couche la plus visqueuse est suffisamment mince, l'ecoulement est toujours instable, et ce, quel que soit le nombre d'onde. Un code numerique resolvant les equations d'orr-sommerfeld, pour un profil de base a priori quelconque a ete developpe en utilisant une methode spectrale du type tau-tchebyshev. Ce code a permis de generaliser le critere d'instabilite ci-dessus a tous les nombres de reynolds, et de mettre en evidence deux types d'instabilite : interfaciale et parietale.
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Tran, Minh Long. "Modélisation instationnaire de la distribution spatiale des phases dans les écoulements diphasiques en régime à bulles." Lyon 1, 1997. http://www.theses.fr/1997LYO10262.
Full textAbstract:
Il a ete montre experimentalement que la distribution spatiale des phases en ecoulement diphasique a bulles est fortement influencee par la presence de structures turbulentes coherentes a grande echelle. La modelisation de l'effet de capture de bulles de gaz dans les zones d'ecoulement fortement cisaillees (couche limite, zone de melange, sillages. . . ) s'avere difficile dans le cadre de la description eulerienne-eulerienne stationnaire adoptee jusqu'ici dans la litterature. L'objectif de cette etude est precisement la prise en compte des mouvements a grande echelle a travers une simulation instationnaire proche de la large eddy simulation des ecoulements turbulentes monophasiques. On montre en particulier que la prediction de la migration des bulles en couche limite ou en elargissement brusque par le modele a deux fluides stationnaire est completement determinee par les effets de force de portance, et relativement peu dependante des modeles de turbulence utilises ( - en particulier). Les calculs instationnaires effectues pour des ecoulements cisailles libres bien documentes dans la litterature (couche de melange, sillages derriere un cylindre), permettent de reproduire au moins qualitativement l'apparition de structures a grande echelle et leur effet sur l'accumulation locale de gaz dans ces ecoulements. Les simulations necessitent en particulier une reflexion sur les operateurs de filtrage en ecoulement diphasique, et la modelisation des echelles non resolues, pour laquelle un modele de sous-maille diphasique tres simple est propose. Malgre une certaine sensibilite aux constantes de calage de ce modele, il a ete possible de retrouver avec une precision raisonnable les donnees experiementales sur les couches de melange a bulles et les sillages. Ce travail peut etre considere comme une premiere approche de l'utilisation des methodes les en ecoulement a bulles. La poursuite de cette etude passe par une amelioration de la structure numerique utilisee (precision en temps, maillage 3d), ainsi que par une meilleure prise en compte de l'effet des bulles de gaz au niveau de la modelisation de sous-maille.
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El, Alami Mustapha. "Contribution à l'étude thermique et dynamique des écoulements le long d'une paroi non uniformément chauffée dans une cavité à grand nombre de Rayleigh." Toulouse, INSA, 1994. http://www.theses.fr/1994ISAT0009.
Full textAbstract:
Nous etudions les ecoulements de convection naturelle le long d'une paroi soumise a un chauffage non isotherme, dans une maquette a l'echelle reduite. Dans un premier chapitre, nous presentons une etude bibliographie directement liee a notre recherche. Dans un deuxieme chapitre, nous rappelons le principe de la methode integrale de karman-polhausen et nous presentons les elements que nous avons developpes pour completer cette methode. Dans un troisieme chapitre, nous donnons le dispositif experimental et la metrologie installee. Dans un dernier chapitre, nous exposons l'ensemble des resultats experimentaux et theoriques. Trois elements importants pour la connaissance des ecoulements sont etudies pour la cavite remplie d'air puis de forane r12b1: le champ thermique, qui nous permet de calculer la densite de flux echange par convection, le nombre de nusselt et le coefficient d'echange convectif superficiel ; une visualisation de l'ecoulement et une analyse spectrale des fluctuations de temperature qui montrent l'apparition et la disparition de cellules de recirculation et de fortes fluctuations thermiques ; une etude theorique qui donne des resultats tres satisfaisants permettant de definir l'ecoulement dans la couche limite. Enfin, nous verifions que la similitude etablie entre la maquette et une cellule a l'echelle reelle, est conservee dans le cas des ecoulements le long d'une paroi non isotherme verticale dans une cavite dont le nombre de rayleigh est voisin de 10#1#1
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Khabbazi, Abdelhamid. "Etude des écoulements le long d'une paroi verticale non isotherme, dans une cavité fermée à grand nombre de Rayleigh." Toulouse 3, 1993. http://www.theses.fr/1993TOU30007.
Full textAbstract:
Dans des locaux, type piece d'habitation, les parois verticales sont souvent non isothermes, c'est, par exemple, le cas d'une baie vitree dans une facade ou d'un element chauffant place en un endroit quelconque de la paroi. Les echanges superficiels n'y sont plus uniformes ni assimilables a ceux qui existent le long d'une plaque plane verticale isotherme. Nous avons voulu les qualifier d'abord et ensuite les quantifier dans une cellule quasi-cubique de 2,5 m d'arete environ, pour des configurations simples. Dans un premier chapitre, nous presenterons une etude bibliographique sur les ecoulements en convection naturelle dans des cavites a grand nombre de rayleigh (superieurs a 10#9). Dans un deuxieme chapitre, nous exposons la methode integrale de karman polhausen qui permet de modeliser les echanges convectifs pour un domaine d'altitude que nous precisons. Le chapitre trois est consacre a la presentation du dispositif experimental qui comprend essentiellement une cellule en site reel, dans laquelle nous pouvons imposer differentes temperatures sur l'une des parois verticales, et mesurer celles des autres parois. Le dernier chapitre presente nos resultats experimentaux et leurs interpretations. Nous avons realise un ensemble de quinze configurations qui correspondent a des bandes chaudes ou froides alternativement presentes sur la paroi active. Pour chaque configuration on trace, avec un pas d'espace tres fin, les profils thermiques pour de nombreuses altitudes pres de la paroi active. A partir de ces profils, on calcule les flux echanges par convection et on en deduit des correlations du type nu=f(ra). L'application locale de la methode de karman polhausen est faite pour les profils thermiques et l'on montre qu'il y a, pour un domaine d'altitude donne, une bonne concordance entre resultats theoriques et experimentaux
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Bian, Nicolas. "Turbulence convective et transport intermittent dans un plasma magnétisé." Aix-Marseille 1, 2002. http://www.theses.fr/2002AIX11012.
Full textAbstract:
Ce travail aborde les aspects intermittents du transport dans un plasma magnétisé. Pour rendre compte d'évènements de transport intermittents, nous prendrons pour point d'attache l'instabilité d'interchange dans le tokamak. Cette dernière est identique à l'instabilité de Rayleigh-Bénard dans les fluides neutres. En dégelant la structure dans la direction de la stratification, des modes sélectionnés par Lorenz (1963), dans son célèbre modèle à trois champs de la convection, on construit un modèle à une dimension de la convection turbulente. Grâce à ce modèle nous étudions le rôle d'un écoulement moyen, transverse à la direction de la stratification, dans le contrôle de l'intermittence et dans le déclenchement d'évènements de transport balistique
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Coquerelle, Mathieu. "Calcul d’interaction fluide-structure par méthode de vortex et application en synthèse d’images." Grenoble INPG, 2008. http://www.theses.fr/2008INPG0185.
Full textAbstract:
La simulation de fluides est un problème classique en analyse numérique et en calcul scientifique. Elle prend aujourd'hui une place importante dans le domaine de la synthèse d'images. Ces domaines d'application sont demandeurs de techniques fiables et rapides. Mes travaux concernent le développement de méthodes hybrides Lagrangiennes-Euleriennes en formulation tourbillon, possédant de bonnes propriétés de précision et de rapidité de calcul. Elles sont suffisamment flexibles pour permettre le calcul d'écoulements multi-phasiques et d'interactions fluide-structure. Les interfaces entre les différents milieux sont capturées par une fonction level set. Je propose une nouvelle méthode permettant d'intégrer aisément les interactions avec des solides rigides - par une technique de pénalisation - ainsi que le traitement des collisions. Les résultats obtenus sont validés sur des cas tests, et je propose des exemples d'animations réalistes pour la synthèse d'imagesFluid simulation is a classical problem in numerical analysis and scientific computing. Nowadays it holds a significant place in the computer graphics domain. Those kind of applications are eager of efficient and reliable techniques. My works focus on the development of Lagrangian-Eulerian hybrid methods in a vortex formulation which give good precision and know efficient computation algorithms. Those methods are flexible enough to allow to compute multi-phasic flows as well as fluid-structure interactions. Interfaces between various phases (fluids or solids) are captured by a level set function. I propose a novel method that offers to easily integrate interactions with rigid solids - thanks to a penalization technique - and deal with collisions. The numerical results computed are compared to test cases from the literature and I offer examples of realistic 3D animations for computer graphics
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Aoun, Nabli Mohamed Seghaïer. "Simulation numérique de l'hydrodynamique et du mélange axial dans les colonnes d'extraction pulsées à garnissage disques-couronnes." Toulouse, INPT, 1995. http://www.theses.fr/1995INPT002G.
Full textAbstract:
Cette etude est une contribution a l'etablissement d'une procedure d'aide au dimensionnement et a l'extrapolation des colonnes d'extraction par solvant pulsees munies d'un garnissage a disques et couronnes. Elle est fondee sur l'exploitation de codes de calcul de mecanique des fluides. La predetermination a l'echelle locale des structures de l'ecoulement monophasique doit permettre d'une part d'apprehender le comportement d'une phase dispersee circulant a contre courant dans un tel champ hydrodynamique et d'autre part d'etablir des correlations pertinentes entre les caracteristiques globales de fonctionnement, telle que perte de charge ou melange axial, et les conditions operatoires et la geometrie de la colonne. L'etude numerique a porte sur la prediction en regime oscillant des grandeurs de l'ecoulement turbulent instationnaire (champ moyen, energie cinetique turbulente, taux de dissipation turbulente,) et de la dispersion d'un traceur au sein de cet ecoulement. C'est aussi un moyen d'etablir des dts numeriques. Les evolutions au cours du temps et sur un cycle de pulsation de l'ensemble de ces parametres en fonction de l'amplitude et de la frequence de pulsation, de l' espacement entre disque et couronne, de la transparence du garnissage sont presentees et discutees en detail. Les simulations sont effectuees a l'aide du code de calcul estet couple a un modele de turbulence -, pour vingt quatre combinaisons differentes des parametres geometriques et de pulsation. Les resultats numeriques s'accordent bien avec les resultats experimentaux issus de la litterature
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Reffray, Guillaume. "Modélisation du panache du Rhône et de sa région d'influence." Toulon, 2004. http://www.theses.fr/2004TOUL0006.
Full textAbstract:
Ce travail de thèse en océanograpie côtière concerne l'étude hydrodynamique de la région influencée par le rejet du Rhône dans le Golfe du Lion sous l'effet de vents forts (Mistral, Tramontane, Sud Est) et s'inscrit dans le cadre des programmes Apports du Rhône dans le Golfe du Lion (ARGOL) du Programme ATmosphère Océan Multi-échelles (PATOM) et le chantier Golfe du Lion du Programme National Environnement Côtier (PNEC). Les eaux douces du Rhône se déversent sur le plateau continental bordé par un talus guidant le courant traversier Liguro- provençal Catalan (LPC), composante dominante de la circulation de bassin dans cette région microtidale. L'objectif en est une expérience d'analyse de la circulation sub mésoéchelle complexe, tridimensionnelle et fortement instationnaire en milieu côtier. La zone d'étude est caractérisée par l'interaction dominante entre une circulation barocline de panache induite par un rejet fluvial et un upwelling côtier. Une version emboîtée du modèle mésoéchelle aux équations primitives SYMPHONIE du Laboratoire d'Aérologie de Toulouse et forcé par le modèle atmosphérique ALADIN a été développée en introduisant un schéma de capture des fronts du panache et un modèle de turbulence sous maille prenant en compte la forte stratification verticale. Les résultats numériques obtenus suivant cette stratégie de modélisation montrent des résultats cohérents avec les observations de terrain et satellitales. La cinématique du panache et les échelles spatiales sont onvenablement reproduites. De plus, les structures secondaires observées de l'ordre du rayon de déformation interne de Rossby sont analysées en utilisant une méthode de séparation des facteurs, montrant qu'elles sont générées par l'interaction non linéaire entre la circulation barocline de panache et la circulation de plateauThis rearch work in Coastal Oceanography deals with the Region of Freshwater Influence of the Rhône river in the Gulf of Lions under the effect of strong winds (Mistral, Tramontane, Southeastern) and is performed in the framework of french national programmes "Apports du Rhône dans le Golfe du Lion" (ARGOL - PATOM) and "Programme National d'Environnement Côtier" (PNEC). The Rhône freshwater runs off in the continental shelf bounded by a sharp shelf break along which is flowing the Liguro-Provençal Catalan (LPC) slope current, dominant component of the basin circulation in this microtidal area. This work aims to investigate the complex sub mesoscale coastal circulation which is fully 3D and unsteady. The studied area is dominated by the interaction between the river plume baroclinic circulation and the coastal upwelling. A nested version of SYMPHONIE primitive equation mesoscale model of Laboratoire d'Aérologie in Toulouse as forced by ALADIN atmospheric model has been developed by introducing a front capture type advective scheme and a subgrid turbulence model designed for highly stratified flows. Runs outputs exhibit coherent results with in situ measurements as well as available satellite images. Kinematics and space scales are satisfactory reproduced. Moreover, observed secondary flows the order of magnitude of internal Rossby radius are analysed using a factor separation approach, indicating they are induced by the strongly non linear interaction betwen the baroclinic plume circulation and the background shelf circulation
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Amodei, Luca. "Etude d'une classe de fonctions splines vectorielles en vue de l'approximation d'un champ de vitesse. Application à la météorologie." Toulouse 3, 1993. http://www.theses.fr/1993TOU30196.
Full textAbstract:
On definit une classe de fonctions splines vectorielles permettant l'approximation de champs de vitesse d'ecoulements fluides. En accord avec la theorie generale des fonctions splines, la solution est obtenue a partir d'un probleme de minimisation. La fonctionnelle minimisee est definie par la somme de l'energie divergente et rotationnelle du champ. Un parametre positif fixe l'amplitude relative des deux termes et permet ainsi le controle sur les composantes divergentes et rotationnelles du champ. On donne la solution analytique du probleme de minimisation ainsi que les solutions des deux problemes limites definis lorsque le parametre prend les valeurs extremes zero et l'infini. On demontre la convergence vers ces limites. Plusieurs generalisations sont egalement presentees. Une des applications principales vient de la meteorologie et concerne l'interpolation des champs de vents horizontaux. La relation du probleme spline a son probleme dual est presentee dans le cas particulier de la spline vectorielle. Il est alors possible d'expliquer le parametre en termes statistiques et de faire ainsi une comparaison avec les methodes utilisees actuellement en meteorologie
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Valdettaro, Lorenzo. "Simulations numériques d'écoulements magnétohydrodynamiques compressibles, en géométrie sphérique : [thèse en partie soutenue sur un ensemble de travaux]." Toulouse 3, 1992. http://www.theses.fr/1992TOU30129.
Full textAbstract:
Dans cette these nous proposons une methode de resolution numerique des equations mhd compressibles en geometrie spherique basee sur une methode pseudo-spectrale. Nous developpons un schema de resolution temporelle semi-implicite pour les termes diffusifs et les termes d'onde, qui permet de nous affranchir des contraintes sur le pas en temps d'une methode purement explicite. La mise en uvre numerique s'avere etre aisee, et efficace lorsque le nombre de mach est proche de 1. Nous etudions ensuite l'erreur d'arrondi commise lors de la transformee de fourier rapide, qui constitue l'une des briques de base du code numerique, et nous degageons une nouvelle limitation theorique sur l'erreur d'arrondi commise par cet algorithme. Nous nous tournons ensuite vers les applications physiques. Nous etudions en premier lieu la convection compressible a l'interieur d'une coquille spherique a nombre de rayleigh modere (jusqu'a 20 fois le nombre de rayleigh critique). Nous classifions les differents modes de convection stationnaire, periodique et bi-periodique. Nous abordons ensuite l'effet dynamo en effectuant une simulation numerique a grande resolution (utilisant 1000000 de points). L'ecoulement compressible turbulent est domine par des vortex cycloniques qui s'etendent sur toute l'epaisseur de la couche spherique. Une partie du champ magnetique est cree dans ces vortex et advecte par eux. Une seconde zone de production de champ magnetique est situee a la base de la zone convective, ou l'on observe une forte rotation differentielle. Enfin, nous nous interessons dans les ecoulements mhd compressibles turbulents, et nous appliquons l'etude au cas des disques d'accretion. Nous proposons pour ces objets un scenario de dissipation turbulente qui est en accord avec les observations
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Beydoun, Hussein. "Estimation de paramètres en milieux poreux non saturés en eau : Approche expérimentale et modélisation." Université Louis Pasteur (Strasbourg) (1971-2008), 2005. http://www.theses.fr/2005STR13047.
Full textAbstract:
L’écoulement d’eau en milieu poreux non saturé est modélisé d’une manière classique par l’équation de Richards. La résolution de cette équation nécessite la connaissance des relations exprimant la variation de la teneur en eau et la conductivité hydraulique en fonction de la pression capillaire. Dans ces relations interviennent les paramètres hydrodynamiques caractérisant l’écoulement en milieu poreux. Certains d’entre eux sont physiquement mesurables alors que d’autres ne le sont pas directement. L’objectif de ce travail est d’identifier tous les paramètres hydrodynamiques (d’un sable) par approche inverse à partir d’expériences de drainage sur colonne de laboratoire. Cette identification sera réalisée en milieu homogène ainsi qu’en milieu hétérogène. Pour cela, nous cherchons à développer le protocole expérimental décrivant le système et à améliorer le modèle hydrodynamique (résolution de l’équation de Richards) ainsi que la stratégie d'inversion (algorithme de Marquardt). Il s’agit également d’estimer les incertitudes sur ces paramètres et d’analyser leurs sensibilités par rapport aux observations mesuréesUnsaturated water flow in porous media is classically modelled by Richards equation. Solving this equation requires the expression of the water content and of the hydraulic conductivity with respect to capillary pressure. These expression depend on the intrinsic hydraulic parameters of the porous medium. Some of these parameters are physically measurable whereas some others need indirect evaluation. The objective of this work is to identify all the hydraulic parameters (of a sand) using inverse modeling of a drainage experiment performed on a laboratory column. This identification is carried out for homogeneous and heterogeneous medium. To this end, experimental device and protocol are developed to depict the drainage system and to improve both the resolution of the hydrodynamic problem (Richards equation) and the inverse procedure (Marquardt algorithm). The aim is also to evaluate uncertainty on parameters and model sensitivity as regard measured observations
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Belahadji, Brahim. "Cavitation dans le sillage turbulent d'un obstacle." Université Joseph Fourier (Grenoble), 1993. http://www.theses.fr/1993GRE10101.
Full textAbstract:
Le présent mémoire à dominante expérimentale, est relatif à la naissance, au développement et à l'extinction de la cavitation dans les structures cohérentes du sillage turbulent d'un obstacle en forme de coin triangulaire. La cinématique, l'entrelacement et les zones d'évolution de ces structures sont étudiés en détail au moyen de photographies et de films ultra-rapides de l'écoulement. L'attention est donnée aussi à la pression in stationnaire du sillage turbulent et aux pics de pression quasi instantanés dus à l'implosion de structures de vapeur. Diverses contributions au champ de pression qui règne dans le coeur des tourbillons cavitants sont modélisées. Un modèle, basé sur les tourbillons issus des deux couches limites qui se développent sur les cotes du coin, conduit à la prévision du paramètre de cavitation naissante. Les résultats de ce modèle sont en très bon accord avec ceux de l'expérience : la considération des structures cohérentes semble alors seule capable de rendre compte de l'écart important qui existe entre la valeur du paramètre de cavitation naissante et le coefficient de pression moyen dans la zone d'apparition de la cavitation
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Noguès, Philippe. "Prédétermination d'écoulements turbulents de type sillage instationnaire 2-D et autour de configurations 3-D de sous-marin à géométrie quelconque." Toulouse, INPT, 1995. http://www.theses.fr/1995INPT061H.
Full textAbstract:
Le sillage instationnaire bidimensionnel d'un culot rectangulaire soumis a des ecoulements successivement laminaires, transitoires et turbulents, ainsi que l'ecoulement turbulent tridimensionnel autour d'une structure portante de type sous-marin, sont predetermines par simulations numeriques. Les equations completes de navier-stokes sont resolues avec une methode de volumes finis, precise au second ordre en temps et en espace. La discretisation en temps est faite a l'aide des schemas a pas fractionnaires, de type peaceman-rachford pour l'approche 2d et de type douglas pour l'approche 3d. Dans le cas du sillage instationnaire, la modelisation de la turbulence est accomplie tout d'abord a l'aide du modele algebrique de baldwin-lomax, dont la loi externe est modifiee pour permettre le bon developpement des structures organisees. Puis la modelisation est realisee en utilisant le modele (k-epsilon), incluant un traitement pres de la paroi a faible nombre de reynolds, d'apres le modele de chien. Le developpement de structures organisees, l'apparition de l'instabilite de tollmien-schlichting et des tourbillons de kelvin-helmholtz sont ainsi predetermines par les deux classes de modeles. En ce qui concerne l'ecoulement turbulent tridimensionnel, le modele (k-epsilon) standard de jones-launder est applique, associe a des lois de paroi. L'ensemble des resultats obtenus montre le bon comportement du code de calcul 3d developpe et du modele de turbulence (k-epsilon) utilise pour un cas de geometrie complexe, interessant les domaines du genie naval et aeronautique
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Okutmustur, Baver. "Méthodes de volumes finis pour les lois de conservation hyperboliques non-linéaires posées sur une variété." Paris 6, 2010. http://www.theses.fr/2010PA066221.
Full textAbstract:
La premiere partie de ce travail de these est consacre a l’etude de la methode de volumes finis pour les lois de conservation hyperboliques sur une variete. Nous etudions tout d’abord une premiere approche qui necessite l’existence d’une metrique lorentzienne. Notre resultat principal etablit la convergence de schemas de volumes finis du premier ordre pour une large classe de maillages. Ensuite, nous proposons une nouvelle approche basee sur des champs de formes differentielles. Dans ce travail, nous introduisons une nouvelle version de la methode de volumes finis, qui requiert uniquement la structure de n-forme sur une variete de dimension (n + 1). La seconde partie porte sur les estimations d’erreur pour la methode de volumes finis et sur la mise en Œuvre d’un modele de fluides. Nous considerons tout d’abord les lois de conservation hyperboliques posees sur une variete riemannienne et nous etablissons une estimation d’erreur en norme l1 pour une classe de schemas de volumes finis pour l’approximation des solutions entropiques du probleme de cauchy. Nous etudions ensuite les equations hyperboliques posees sur un espace-temps courbe. En imposant que le flux verifie une propriete naturelle d’invariance de lorentz, nous identifions une loi de conservation unique a une normalisation pres, qui peut etre vue comme une version relativiste de l’equation classique de burger
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Bouhouch, Ahmed. "Modélisation des écoulements monophasiques et des transferts de chaleur en milieux poreux : situations transitoires à masse volumique variable et à haute température." Toulouse, INPT, 1996. http://www.theses.fr/1996INPT045H.
Full textAbstract:
On etudie par simulations numeriques les transferts de masse, de quantite de mouvement et de chaleur se produisant au sein de la protection thermique externe de certains engins spatiaux au cours de leurs passages dans l'atmosphere terrestre (phases de lancement et de rentree). La protection thermique consideree (prevue initialement pour le projet de la navette europeenne hermes) est constituee d'un assemblage de tuiles minces et d'isolants poreux. Ces derniers sont le siege d'ecoulements instationnaires a masse volumique variable lies a la depressurisation progressive de l'espace des pores en phase de lancement et a sa repressurisation progressive en phase de rentree. Ils sont egalement le siege de transferts thermiques lies a l'elevation de la temperature externe par echauffement cinetique. L'etude se compose de deux parties. La premiere partie concerne la modelisation a l'echelle macroscopique des ecoulements et des transferts de chaleur au sein d'un element representatif de la protection thermique. Le modele que nous avons donc developpe dans cette partie appliquee est base sur la loi de darcy. Ce modele nous a permis d'etudier le bien-fonde du concept de protection thermique considere en termes de retards a la depressurisation avec ou sans presence d'eau condensee au sein du volume sous tuile. Il nous a permis egalement de quantifier le role des differents modes de transferts de chaleur et de preciser, en outre, le role important des effets specifiques associes aux basses pressions. La seconde partie, quant a elle, est a caractere plus fondamental. Elle a pour objectif de preciser les conditions de validite du modele developpe pour la partie appliquee. Pour cela, nous avons realise des simulations numeriques des ecoulements a l'echelle des pores pour des milieux poreux modeles. Les grandeurs macroscopiques ont ete obtenues par moyenne spatiale. Elles ont ete comparees aux grandeurs calculees directement a l'echelle macroscopique a l'aide du modele macroscopique de la partie appliquee. Nous avons ainsi pu montrer que le modele base sur la loi de darcy, n'est rigoureusement valable, en regime transitoire, qu'a la condition que le temps caracteristique de la relaxation visqueuse locale soit petit devant celui de l'evolution des sollicitations externes creant l'ecoulement
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Bellahmar, Mohamed. "Modélisation du comportement dynamique d'un palier de groupe turbo-alternateur dans des conditions de fonctionnement limite." Montpellier 2, 1993. http://www.theses.fr/1993MON20042.
Full textAbstract:
Le but de cette etude est de realiser un modele numerique permettant de simuler le comportement d'un palier a trois patins oscillants d'un groupe turbo-alternateur dans des conditions de fonctionnement anormales. Nous avons traite le cas ou le rotor est soumis a un fort balourd provoque par la rupture d'une ailette. Les patins sont supposes elastiques. Dans un premier temps nous avons considere que le palier est sec. Nous avons concu un algorithme implicite base sur les methodes de l'analyse convexe, permettant d'estimer les efforts mecaniques dans les patins lors du contact de l'arbre avec ceux-ci. Nous avons pu estimer le champ de temperature dans les patins lorsqu'ils sont soumis au flux de chaleur dissipe par frottement. Dans la deuxieme partie de ce memoire, nous avons pris en consideration la presence du film d'huile. L'equation de reynolds, avec la methode de rhode et li, et les conditions aux limites de gumbel, est traitee numeriquement. Lorsque l'arbre est soumis a une charge tournante, la portance hydrodynamique peut se reveler insuffisante et le calcul numerique cesse de converger lorsque le film d'huile est trop mince. Le probleme change alors de nature et on ne peut envisager l'etablissement d'un regime hydrodynamique. Il est possible dans ces circonstances, compte tenu du travail deja effectue dans la premiere partie de ce memoire, d'effectuer un calcul en ajoutant aux efforts hydrodynamiques les reactions dues au contact unilateral. Nous avons pu observer differents comportements, regimes stationnaires, periodiques, et chaotiques
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Halab, Abdellatif. "Modélisation d'écoulements instationnaires en conduites élastiques non uniformes : application au réseau "aorto-tibial" en présence de sténoses et prothèses artérielles." Toulouse 3, 1993. http://www.theses.fr/1993TOU30117.
Full textAbstract:
L'ecoulement instationnaire d'un fluide newtonien a travers une conduite deformable localement retrecie, est etudie a l'aide d'un modele mathematique non lineaire. Des modeles de la chute de pression, occasionnee par la contraction, sont etablis et valides, pour des valeurs du nombre de reynolds petites et moderees, par une comparaison avec un modele empirique. Ensuite, le systeme d'equations obtenu est applique a l'etude de l'ecoulement du sang dans le reseau arteriel aorto-tibial, qui alimente les membres inferieurs de l'homme. On simule a l'aide du modele une ou plusieurs stenoses, unilaterales ou bilaterales, moderees ou severes, dans les arteres iliaques primitives et femorales superficielles. On analyse l'influence sur l'ecoulement de ces differentes stenoses, que ce soit au niveau de la pression, de la contrainte ou du debit. Puis, on etudie les differences observees sur l'ecoulement par rapport a une augmentation de la resistance peripherique, simulee a l'extremite de l'artere tibiale posterieure. Enfin, on s'interesse a l'analyse du role des pontages arteriels dans le retablissement de l'ecoulement autour de stenoses graves. Sont particulierement etudiees dans ce travail, les protheses aorto-bifemorales et femoro-poplitees, frequemment utilisees en chirurgie cardio-vasculaire pour alimenter en sang, les arteres situees au-dela des stenoses traitees
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Le, Trong Emmanuel. "Mise en œuvre de modèles de réseaux 3-D pour l'étude du transport binaire en milieu poreux." Bordeaux 1, 2003. http://www.theses.fr/2003BOR12775.
Full textAbstract:
Dans ce travail, nous nous concentrons sur l'étude de la relation entre d'une part la structure sous-jacente d'un milieu poreux à l'échelle du pore et d'autre part le tenseur de dispersion D* et le coefficient d'échange de masse alpha décrivant à l'échelle macroscopique (dans le cas binaire) le devenir d'un polluant peu miscible piégé dans un aquifère saturé. Le choix d'utiliser des modèles de réseaux "réalistes" (pour mettre pratiquement à l'échelle l'information microstructurale dans les équations macroscopiques de dispersion) nous conduit à proposer une stratégie globale, basée sur l'analyse d'images quantitative, dont nous développons plusieurs aspects (modèle stochastique, squelettisation, etc. ) dans le but à terme de prendre en compte les effets sur D* et alpha des caractéristiques structurales de milieux poreux réelsIn this work, we focus on the study of the relation between the structure of a porous medium at the pore scale, and the dispersion tensor D* and the mass exchange coefficient alpha describing at the macroscopic scale the fate of a pollutant of low miscibility (binary case) trapped in a saturated aquifer. The choice to use "realistic" pore network models (to practically upscale the microstructural information into the macroscopic dispersion equation) leads us to propose a global strategy based on quantitative image analysis. Several aspects of this global strategy are developed (random model, skeletonization, etc. ) with the aim to take into account ultimately the effects of the structural characteristics of real porous media on D* and alpha
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Andreux, Régis. "Étude expérimentale et numérique d'un séparateur gaz-solide en sortie du riser d'un pilote froid de FCC." Toulouse, INPT, 2001. http://ethesis.inp-toulouse.fr/archive/00000624/.
Full textAbstract:
L'étape de séparation des gaz de réaction et des particules de catalyseur à la sortie de la zone réactionnelle est l'un des points critiques du procédé de craquage catalytique en lit transporté gaz-solide (Fluid Catalytic Cracking). L'objectif de cette étude est d'utiliser à terme la simulation numérique pour représenter le fonctionnement et contribuer au développement de séparateurs gaz-solide dans ce contexte industriel. L'approche retenue, la modélisation à deux fluides, est ainsi validée sur une expérimentation élémentaire représentative des conditions industrielles et constituée d'un riser et d'un séparateur gaz-solide à effet centrifuge. Ce travail est divisé en deux grandes parties. La première partie est consacrées à la conception et à l'exploitation expérimentale du pilote froid de FCC. Nous avons examiné les effets de la charge en solide et des pressions de sorite sur l'hydrodynamique de l'écoulement dans le riser et le séparateur. A l'issue de cette étude expérimentale, nous avons conclu sur l'influence notable de ces paramètres concernant la densification de la zone basse du riser, l'apparition de recirculations de solide contre les parois, la formation d'aggrégats éphémères, la diminution du micro-mélange au profit du macro-mélange, et les efficacités de séparation des deux phases. La deuxième partie concerne l'étude numérique de la veine d'essais. Le modèle tridimensionnel instationnaire reproduit correctement le comportement hydrodynamique du riser et du séparateur mais tend à sous-estimer la densification de la zone basse, les recirculations du solide contre les parois, et l'efficacité de séparation gazeuse. A l'issue de cette étude numérique, nous avons souligné l'influence, dans le riser, de la modélisation des interactions fluide-particules en zones pariétales et du couplage avec les éléments externes de la veine d'essais, et l'influence, dans le séparateur, de la modélisation de la turbulence du fluide.
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Cournède, Paul-Henry. "Un schéma bilagrange plus projection pour la simulation bifluide des instabilités de mélange." Châtenay-Malabry, Ecole centrale de Paris, 2001. http://www.theses.fr/2001ECAP0732.
Full textAbstract:
Les interfaces entre fluides de propriétés différentes sont sujettes à l'apparition d'instabilités hydrodynamiques de mélange. Ce travail de thèse a consisté en l'élaboration de modèles bifluides, de méthodes numériques adaptées et d'un code d'étude pour la simulation des instabilités de mélange. Nous nous intéressons tout d'abord à l'élaboration des modèles bifluides. Celle-ci implique une description locale, un processus de moyenne statistique et des hypothèses physiques de modélisation. Le modèle de base obtenu par ce procédé ne s'écrit pas sous forme conservative et n'est pas hyperbolique. Ces différents aspects sont étudiés et discutés. Ces difficultés physiques de modélisation et mathématiques dues à la forme du système nous imposent l'élaboration d'une méthode numérique facilement adaptable à un grand nombre de modèles et très robuste. En particulier, celle-ci ne doit pas reposer sur le caractère hyperbolique du système. Par ailleurs, les applications visées présentant une forte advection et de fortes déformations, nous avons retenu une méthode lagrangienne, en particulier le schéma Lagrange plus projection. Nous présentons sur l'équation d'advection scalaire un schéma Lagrange plus projection TVD, convergent, basé sur la théorie des limiteurs. Nous adaptons ensuite ce schéma au cas bifluide, et décrivons le schéma bilagrange plus projection : l'évolution de chaque fluide est suivie de façon distincte, les quantités conservatives sont ensuite projetées sur un maillage commun après une interpolation TVD d'ordre 2. Enfin, nous présentons les résultats numériques obtenus. Le test de ransom simule la propagation d'une onde de taux de vide et permet de tester les caractéristiques numériques du schéma sur le modèle bifluide, (stabilité, convergence, diffusion et conservation). Finalement, nous simulons l'instabilité de Rayleigh-Taylor tout d'abord avec le modèle standard, puis avec un modèle turbulent, de façon à mettre en avant la capacité du schéma à s'adapter sans difficulté à des modèles complexes.