Dissertations / Theses: 'Hydrodynamique numérique'

1

Doutreleau, Yann. "Étude mathématique et numérique du problème de résistance de vagues." Palaiseau, École polytechnique, 1997. http://www.theses.fr/1997EPXX0004.

Full text

Abstract:

L'objet de ce travail est de determiner l'ecoulement autour d'un corps se deplacant d'un mouvement rectiligne uniforme dans une eau initialement au repos. Dans un cadre d'ecoulement irrotationnel de fluide parfait, ce probleme est connu sous le nom de probleme de resistance de vagues. Les methodes usuelles de la theorie potentielle en domaine borne mettent en evidence deux situations tres differentes suivant que le corps est immerge sous la surface de l'eau ou perce cette derniere. Dans le premier cas, nous montrons par des techniques variationnelles que le probleme est toujours bien pose sauf peut-etre pour un nombre discret de valeurs de la vitesse du corps eventuellement complexes, appelees resonances. Des calculs numeriques de resistance de vagues illustrent ces resultats. Dans la seconde situation, des questions theoriques et numeriques tres difficiles apparaissent. On s'est essentiellement consacre a la mise au point d'une technique de discretisation originale permettant en theorie d'obtenir des resultats numeriques pour le cas du corps percant la surface de l'eau. Dans la pratique, cette methode ne permet de contourner qu'une partie, certes importante, des difficultes et necessite le recours a une methode spectrale complementaire

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

2

Allali, Karam. "Analyse et simulation numérique des problèmes de réaction-diffusion avec hydrodynamique." Lyon 1, 2000. http://www.theses.fr/2000LYO10118.

Full text

Abstract:

Ce travail est consacré à l'analyse et aux simulations numériques des problèmes de réaction-diffusion avec l'hydrodynamique. Dans le chapitre 1, on étudie numériquement dans un domaine borné de IRd le problème d'évolution où le système de réaction-diffusion est couplé avec les équations de Navier-Stokes dans l'approximation de Boussinesq. Ce chapitre contient deux parties : dans la première, nous avons démontrer sous certaines conditions adéquates le résultat d'unicité de la solution du problème continu. Ensuite, nous avons établis quelques estimations d'erreurs a priori en espace sur la vitesse, pression, température et concentration. Dans la deuxième partie de ce chapitre, une discrétisation complète d'espace-temps est considérée. La stabilité du schéma est étudiée et des estimations d'erreur a priori sont obtenues à la fois pour la vitesse, pression, température et concentration. Dans le chapitre 2 on étudie le problème stationnaire. On s'intéresse à l'écoulement d'un fluide visqueux incompressible régi par les équations de Navier-Stokes, lorsqu'elles sont couplées avec l'équation de la chaleur non linéaire. On démontre des résultats d'existence et d'unicité pour le problème continu, le problème discrétisé avec une méthode d'éléments finis mixtes et une intégration numérique sont considérés, puis on effectue l'analyse numérique de son approximation. On démontre des majorations d'erreurs à la fois sur la vitesse, la pression et la température. En conclusion, on propose un estimateur d'erreur a posteriori efficace. Dans le chapitre 3, on s'intéresse à l'instabilité convective des fronts de réaction. On étudie le phénomène de la polymérisation frontale dans le cas où le réactif est liquide et le produit de la réaction est solide. L'influence des vibrations sur l'instabilité convective du front est étudiée. Le modèle inclut l'équation de la chaleur, l'équation pour la concentration et les équations de Navier-Stokes considérées sous l'approximation de Boussinesq. Pour cela, nous avons utilisés une approche analytique basée sur la méthode de la zone infiniment étroite proposée originellement par Zeldovich et Franck-Kamentsky. Cette approche est justifiée par la méthode des développements asymptotiques raccordés. Les conditions de l'instabilité convective et de l'instabilité paramétrique sont déterminées. Dans le chapitre 4, on étudie la propagation des flammes en phase gazeuse avec une réaction chimique consécutive A-B-C est étudiée. Le modèle inclut l'équation de la chaleur, deux équations pour les fractions massiques, et les équations de Navier-Stokes dans l'approximation de petit nombre de Mach. Les régimes de propagation et la structure de la flamme sont étudiés comprenant les flammes convexes et les flammes de tulipe résultant de l'instabilité hydrodynamique ou de l'instabilité thermo diffusive.

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

3

Baccar, Mounir. "Modélisation numérique tridimensionnelle du comportement hydrodynamique et thermique en cuve agitée." Toulouse, INPT, 1990. http://www.theses.fr/1990INPT001G.

Full text

Abstract:

L'agitation mecanique, d'un milieu reactionnel ou non, est souvent accompagnee d'un apport ou d'un prelevement de chaleur. Neanmoins, les travaux qui se sont attaches au transfert thermique en cuve agitee, relevent souvent du domaine de l'empirisme et presentent des disparites assez importantes. Disposant de cet etat de connaissance, ce travail consiste a mettre au point un simulateur numerique tridimensionnel permettant la modelisation des comportements hydrodynamique et thermique en cuve. La resolution de ce double phenomene de transfert est fondee sur une methode de discretisation aux volumes finis. L'etude concerne des fluides de forte consistance, a comportement newtonien, pseudoplastique ou dilatant, et s'applique a de nombreux types d'agitateurs: bipale, multipale, ancre, barriere et racleur. L'etude se situe dans un contexte general de developpement des connaissances locales portant sur la distribution de la temperature au sein d'une cuve agitee. Le code de calcul dont nous disposons permet de fournir une information tres fine, precise et abondante tant sur le champ de vitesse que sur celui des temperatures. Aussi, il permet d'acceder au calcul des performances des differents mobiles etudies sur le transfert global d'echange

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

4

Goyeau, Benoît. "Modélisation et simulation numérique des instabilités hydrodynamiques lors d'un stockage en aquifère." Bordeaux 1, 1988. http://www.theses.fr/1988BOR10617.

Full text

Abstract:

Modelisation d'un reservoir de stockage en phase d'injections. Simulation numerique tridimensionnelle du comportement thermique et hydrodynamique a l'aide d'une methode aux elements finis dans le cas d'une configuration cylindrique. Etude des deux instabilites de type rayleigh-benard et staffman-taylor, et des variations de viscosite en convection naturelle en milieu poreux

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

5

Kunik, Serguei. "Étude numérique et expérimentale du mécanisme de lubrification eX-Poro-HydroDynamique (XPHD)." Thesis, Poitiers, 2018. http://www.theses.fr/2018POIT2264/document.

Full text

Abstract:

La lubrification eX-Poro-HydroDynamique (XPHD) est un mécanisme de lubrification d’inspiration biomimétique. Il s’agit principalement d’un écoulement dans un milieu poreux, dont la phase solide représentée par des fibres, induit des forces élastiques de compression considérées comme négligeables par rapport aux forces hydrodynamiques générées à l’intérieur du milieu poreux. L’idée essentielle de la lubrification XPHD consiste en remplacement du matériau antifriction et du film de fluide mince, traditionnellement utilisé dans les solutions classiques, par une couche poreuse imbibée d’un fluide qui fournit plus grande capacité de charge. Ce type de lubrification représente une solution technologique totalement nouvelle (en rupture avec la solution classique) qui peut permettre de remplacer les lubrifiants pétroliers, de créer des systèmes tribologiques autolubrifiants et donc plus écologiques et moins coûteux. Ce travail de recherche est donc focalisé sur l’évolution des performances de la lubrification XPHD dans le cadre d’un mouvement tangentiel, adapté à l’étude de butées pour faible et moyenne vitesses de rotation. Dans ce contexte scientifique, une étude approfondie d’un matériau poreux présélectionné (mousse en polyuréthane) fut réalisée avec le but de déterminer les caractéristiques physiques et les paramètres cruciaux pour la lubrification XPHD: la porosité et la perméabilité du matériau poreux. Les modèles théorique et numérique de lubrification XPHD proposés se basent sur l’équation de Darcy-Brinkman et les hypothèses de la lubrification classique, ainsi que l’écoulement à l’intérieur du milieu poreux sont prédit avec une nouvelle forme de l’équation de Reynolds. Le banc d’essais spécialement développé permet d’étudier expérimentalement le mécanisme de lubrification XPHD pour des différents types de dislocateur en combinaison avec des liquides newtoniens et nonnewtoniens. Une description détaillée du banc d’essais et de tous les dispositifs expérimentaux utilisés ainsi que la comparaison des résultats de modélisation et des résultats expérimentaux sont présentés
The eX-Poro-HydroDynamic (XPHD) lubrication is a new biomimetic inspired lubrication mechanism. It consists of self-sustained fluid films generated within highly compressible porous layers imbibed with liquids, whose solid phase represented by fibers, induces compressive elastic forces considered negligible compared to the hydrodynamic forces generated inside the porous medium. The essential idea of XPHD lubrication is to replace the antifriction material and the thin fluid film, traditionally used for classical sliding motion, with a porous layer imbibed with a fluid that provides a greater load capacity. This type of lubrication represents a completely new technological solution (in rupture with the classical one) that can replace petroleum lubricants, create self-lubricating and therefore more ecological and less expensive tribological systems. This research work is focused on the evolution of XPHD lubrication performances in the context of a tangential movement, adapted to the study of thrust bearing for low and medium rotation speeds. In this scientific context, a thorough study of a preselected porous material (polyurethane foam) was carried out with the aim of determining the physical characteristics and the crucial parameters for XPHD lubrication: the porosity and the permeability of the porous material. The theoretical and numerical models of the XPHD lubrication proposed are based on the Darcy-Brinkman equation and the classical lubrication hypothesis, as well as the flow within the porous media is predicted with a new form of the Reynolds equation. The specially developed test rig is used to investigate experimentally the mechanism of the XPHD lubrication for different types of thrust bearing in combination with Newtonian and non-Newtonian liquids. A detailed description of the test rig and all used experimental devices, as well the comparison between the experimental and numerical results are presented

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

6

Pham, Hoang Lam. "Fonctionnement des biofiltres : approche numérique de certains couplages hydrodynamique/bioflms et modélisation." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2018. http://www.theses.fr/2018GREAI073/document.

Full text

Abstract:

.Le transport de soluté en présence de biofilms en milieux poreux est un problème rencontré dans de nombreuses applications industrielles (biofiltration des eaux usées et traitement de polluants atmosphériques notamment). En termes de modélisation, l'interaction entre biologie, hydrodynamique et chimie reste difficile à comprendre aux échelles les plus fines: cela a conduit à une large utilisation de modèles macroscopiques, plus simple à manipuler. Cependant, la question consiste à écrire des modèles macroscopiques suffisamment complexes pour prendre en compte les processus pertinents représentant le couplage entre développement de la biomasse et fonctionnement du système, mais suffisamment simple pour une utilisation opérationnelle. Cette thèse s’est focalisée sur certains processus qui régissent le comportement macroscopique de tels systèmes. Nous avons étudié la modélisation de la réduction de la perméabilité induite par le développement du biofilm. Un modèle incorporant deux processus caractéristiques du colmatage (réduction de la taille pores et formation de « plugs ») a été développé. Ce modèle a été évalué pour une large gamme de données expérimentales. Une autre partie porte sur les processus d’adhésion initiale de la biomasse, processus important pour caractériser l’état initial du système. Sous l’hypothèse que les cellules bactériennes peuvent être traitées comme des colloïdes non rigides, une nouvelle corrélation a été développée pour estimer l’efficacité d’attachement des bactéries. Cette corrélation est basée sur l'analyse d'un large éventail de données expérimentales pour des conditions variées en termes d'électrolyte, débit et géométrie des milieux poreux, et introduit de nouveaux paramètres adimensionnels pour représenter les effets couplés des forces de Derjaguin-Landau-Verwey-Overbeek (DLVO), des forces hydrodynamiques et prendre en compte la géométrie des milieux poreux. Ces processus ont été introduits dans un modèle 1D développé pour la simulation numérique du transport de soluté en présence de biofilm dans un milieu poreux. Une autre question importante dans ce modèle était de représenter correctement le processus détachement de biofilm. Un autre trait distinctif de notre modèle est une tentative de rendre compte du processus de «sloughing» dans la modélisation du détachement de biofilm. Le « sloughing » est un processus différent de l'érosion, phénomène continu, et qui correspond à une élimination discrète d'une grande fraction de biofilm.Dans cette étude, le phénomène de « sloughing » a été incorporé séparément etodélisé comme un processus stochastique. Des simulations numériques ont été effectuées en utilisant OpenFoam pour implémenter le modèle. Des simulations avec et sans le terme de « sloughing » ont été effectuées et discutées dans le cadre des données de la littérature disponibles
Solute transport coupled with biofilm growth in porous media is encountered in many engineered applications, for instance biofiltration of wastewater and air pollutant treatment. In terms of modelling, the interaction between biology, hydrodynamic and chemistry are still difficult to understand at the fine scale: that led to a wide dissemination of macroscopic model, simpler to handle. However, one issue consists in providing a macroscopic model complex enough to take into account the relevant processes accounting for the coupling between the biomass development and system functioning, but simple enough for operational use. This thesis focused on few selected processes that influence the macroscopic behavior of such system. First, we investigated the permeability reduction modeling accounting for biofilm development. A model including two features that result in permeability reduction (pore radius reduction and pore plugging) was developed. This model was assessed in a wide range of experimental data. Another part of the thesis focused on the initial biomass attachment that is an important feature to characterize the system initial state. Following the concept that bacterial cell can be treated as soft colloids, a new correlation equation was developed to estimate the bacteria attachment efficiency. This correlation is based on the regression analysis of a wide range of experimental data of colloid deposition in various electrolyte conditions, flowrates and geometries of porous media. New dimensionless parameters have been introduced to represent the coupled effects of Derjaguin-Landau-Verwey-Overbeek (DLVO) forces, hydrodynamic forces and to account for geometry of porous media. These features were introduced in a 1D dimensional model that have been developed for the numerical simulation of solute transport coupled with biofilm growth. An important issue in this model was to properly represent biofilm detachment. Another distinctive feature of our model is an attempt to account for the “sloughing” process in modeling biofilm detachment. Sloughing is a different process than erosion which corresponds to a discrete removal of large fraction of biofilm. In this study, biofilm sloughing has been separately accounted in the numerical modeling porous media bioclogging. Biofilm sloughing was considered as a stochastic process and quantified by random generator. So this discrete events could be incorporated into other continuous processes to determine the biomass transfer from biofilm to the liquid phase. Numerical simulations have been performed using OpenFoam to implement the model. Simulation with and without the sloughing term were performed and discussed in the frame of available literature data

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

7

Ripoll, Jean-François. "Modélisation mathématique et numérique du couplage hydrodynamique-transfert radiatif : application aux feux." Bordeaux 1, 2001. http://www.theses.fr/2001BOR10504.

Full text

Abstract:

Un feu produit de la suie qui rend le transfert radiatif non négligeable. La difficulté principale de la modélisation et de la simulation numérique du transfert radiatif à l'intérieur et à l'extérieur du feu réside dans la présence de milieux d'opacité variable. Il est alors nécessaire de prendre en compte au niveau macroscopique les forts déséquilibres radiatifs et le phénomène d'absorption. Le modèle m 1 répond à ces contraintes. Le feu est alors modélisé par le couplage de ce modèle avec les équations de Navier-Stokes compressibles hors équilibre thermodynamique local. L'étude mathématique, faite en parallèle, porte sur un système hydrodynamique-transfert radiatif simplifié issu du précèdent couplage. Le but de cette thèse est donc de participer à la modélisation mathématique et numérique d'un feu de grande taille. Quatre axes sont définis. Le premier est une modélisation simplifiée physique et numérique de l'hydrodynamique d'un feu de nappe. Dans un deuxième temps, nous nous attachons à la modélisation de l'opacité au niveau macroscopique, clef du transfert radiatif. Le troisième axe est consacré au couplage numérique des équations de l'hydrodynamique et du transfert radiatif, et plus particulièrement à l'élaboration de méthodes de splitting, dans le but d'une application future aux incendies. Enfin, une étude plus mathématique d'un modèle de flamme simple couplé à un modèle radiatif de diffusion est réalisée. Cette thèse comprend aussi une cinquième partie qui est dédiée à l'étude d'une hiérarchie de modèle diphasique.

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

8

Träsch, Martin. "Caractérisation expérimentale et numérique du comportement hydrodynamique d’une hydrolienne à membrane ondulante." Thesis, Lille 1, 2019. http://www.theses.fr/2019LIL1I009/document.

Full text

Abstract:

La thèse présentée dans ce document concerne la caractérisation du comportement d’une hydrolienne à membrane ondulante. Ce dispositif novateur utilise les instabilités de flottement d’une membrane semi-rigide précontrainte dans un écoulement pour capter l’énergie des courants marins. À partir d’une certaine vitesse critique de l’écoulement, une onde se propage le long de la structure, ce qui actionne des convertisseurs linéaires fixés sur celle-ci. Un modèle expérimental à échelle réduite 1/20eme est développé et testé en bassin d’essai. Le système de conversion est simulé par des amortisseurs hydrauliques. Les mesures de trajectoire et d’efforts permettent d’analyser la dynamique de la membrane pour un grand nombre de configurations et d’aboutir à une étude paramétrique. Des conditions réalistes d’écoulement sont étudiées, notamment l’influence de la direction du courant et celle de la houle sur le fonctionnement du système. La caractérisation du sillage est effectuée par mesures de vélocimétrie laser en 2D. Les effets d’échelle sont présentés à travers une comparaison des essais en bassin et en mer. Un modèle analytique et un modèle numérique sont développés et comparés avec les résultats d’expériences. Le modèle analytique linéaire est basé sur la théorie des poutres de Euler-Bernouilli et la théorie des profils minces de Lighthill. Il est résolu dans le domaine fréquentiel et donne de bons résultats en termes de fréquence d’ondulation et de vitesse critique. Le modèle numérique est fondé sur le couplage fort entre un code fluide basé sur la méthode vortex et un code structure utilisant les éléments finis en corotationnel. Ce modèle est validé sur un cas expérimental
The thesis presented in this document deals with the characterization of the behavior of an undulating membrane tidal energy converter. This kind of device uses the flutter instabilities occurring between a semi-rigid pre-strained membrane and a fluid flow in order to convert the sea currents energy. Above a certain critical flow speed, the structure undulates, thus activating the linear converters fixed on it. In order to study this system, an experimental model is developed and tested in a flume tank. The power conversion system is simulated by hydraulic dampers. The membrane’s dynamics is analyzed in many configurations through trajectory and force measurements, and leads to a parametric study. More realistic flow conditions are also studied, such as the impact of current direction influence and the influence of surface waves on the behavior of the system. Wake characterization is carried out with two-dimensional PIV measurements. Scale effects and confinement are also studied through a comparison with a bigger scale prototype tested in tank and at sea.In addition to the experimental study, an analytical model and a numerical model are developed and compared with experiments. The linear analytical model is based on Euler-Bernouilli’s beam theory and on Lighthill’s slender body theory. It is solved in the frequency domain and gives good undulation frequency and critical speed results. The numerical model uses strong interactions between a fluid code using the vortex method and a structure code based on corotationnal finite elements. This model is validated on an experimental case

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

9

Quan, Haiqin. "Etude théorique et expérimentale des micro-lits fluidisés : hydrodynamique et modélisation numérique." Thesis, Ecole centrale de Lille, 2017. http://www.theses.fr/2017ECLI0027/document.

Full text

Abstract:

Le travail de thèse porte sur l’étude et la mise au point de nouvelles technologies et de procédés miniaturisés en lit fluidisé. Ce procédé représente une véritable rupture technologique devant les procédés à lits fluidisé traditionnels et offre de nombreux avantages : surface d’échange élevée, bon mélange gaz-solide dans le réacteur, utilisation de faible quantité de produit, coût faible... La présente étude regroupe trois études : conception des micro-lits fluidisés, diagnostic et analyse de l’hydrodynamique des couches fluidisées et modélisation numérique.Dans ce travail quatre MFBs (Micro Fluidized Bed) de 20-4 mm ont été étudiés et comparés à deux réacteurs relativement grands de 100-50 mm. Le rapport du diamètre du réacteur à la hauteur statique des particules (Hs/Dt) a été fixé entre 1-4. La vibration mécanique a été appliquée dans le réacteur de 4 mm. Une nouvelle méthode de diagnostic des régimes de fluidisation a été développée. Elle est basée sur les analyses des fluctuations de pression et le traitement du signal. La modélisation numérique suivant la méthode Eulérien-Eulérien (2D) a été développée. Les résultats obtenus permettent d’identifier six régimes d'écoulement: lit fixe, bouillonnant, bouillonnant/pistonnage, pistonnage, pistonnage/turbulent et bouillonnant/turbulent. On note une fluidisation partielle autour de Hs/Dt=1-2, tandis que le régime de pistonnage s’installe rapidement après le minimum de fluidisation à Hs/Dt=3-4. Dans le réacteur de 4 mm, la fluidisation des particules du groupe B de Geldart montre une meilleure qualité. Les résultats numériques (modélisation) montrent une très bonne concordance avec les données expérimentales
Micro-fluidized bed (MFB) exhibits great advantages such as a large specific contact surface, a fast dissipation of heat (ideal for exothermic reactions) and better mass and heat transfers, but suffers from difficulties in precise control and shows strong frictional wall effect. Present study was conducted experimentally and numerically to understand fundamental hydrodynamics in MFBs. Experimental work was carried out in four MFBs of 20-4 mm compared to two relatively large beds of 100-50 mm using three types of particles (B347: 347 μm, 2475 kg/m3; B105: 105 μm, 8102 kg/m3; A63: 63.8μm, 2437 kg/m3). The ratio of static bed height (Hs) to bed diameter (Dt) was set between 1-4. Mechanical vibration was applied to the 4 mm bed. A new method for flow regimes diagnosis was developed based on pressure fluctuation analyses, which mainly include calculating the standard deviation, autocorrelation function, probability density function, power spectral density function and time-frequency analysis. Numerical simulations were performed under Eulerian-Eulerian framework in 2D. Six flow regimes were identified: fixed bed, bubbling, bubbling/slugging, slugging, slugging/turbulent and bubbling/turbulent. Partial fluidization is encountered at Hs/Dt=1-2 while slugging prevails quickly after minimum fluidization at Hs/Dt=3-4. In the 4 mm bed, fluidization of B347 particles show better fluidization quality, while an increase in Umf is observed for B105 and A63 particles. Mechanical vibration reduces partial fluidization, thus resulting in larger ΔP and smaller Umf. A larger Umb and a delayed Uc were obtained as well. Results by simulations agree reasonably well with experimental data

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

10

Bonnefoy, Félicien. "Modélisation expérimentale et numérique des états de mer complexes." Nantes, 2005. https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00010065.

Full text

Abstract:

L'étude de la houle multi-directionnelle fait partie des objectifs prioritaires du Laboratoire de Mécanique des Fluides, récemment doté d'un bassin de houle de grandes dimensions. Pour exploiter au mieux ces nouvelles capacités, l'objectif de cette thèse est d'acquérir des compétences concernant autant la génération des vagues directionnelles et l'analyse des mesures que la compréhension fine des phénomènes non linéaires associés à la houle. Pour aider à la compréhension et à la maîtrise des effets non linéaires, deux modèles numériques reproduisant dans le domaine temporel toutes les fonctionnalités du bassin sont développés et validés (générateur de type serpent, murs latéraux, plage absorbante, profondeur finie). Ces modèles sont basés sur une méthode spectrale de résolution des équations potentielles. Le premier modèle est développé au second ordre en série de perturbation ; le second en non linéaire complet (approximation HOS). Les techniques de génération existantes s'appuyant sur la réflexion sur les murs latéraux pour agrandir la zone de mesure utile sont employées dans les bassins numériques et expérimental. Le développement d'une solution analytique fréquentielle de la génération au second ordre permet de corriger le mouvement batteur en supprimant les ondes libres parasites dues aux non-linéarités. Le problème de la reproduction déterministe de séquences de houle est abordé à travers l'étude des paquets de vagues focalisés. En 2D, un modèle partiel au troisième ordre estime les vitesses de phase non linéaires nécessaires à la prédiction correcte du mouvement batteur. En 3D, un modèle linéaire est employé pour traiter de la directionnalité
The study of directional waves belongs to the top priorities of the Laboratoire de Mécanique des Fluides, recently equipped with a large-sized wave basin. To exploit these new capacities as well as possible, the objective of this PhD is to acquire competences relating to as much the generation of the directional waves and the data analysis as the fine comprehension of the nonlinear phenomena involved with waves. To help the comprehension and control of these nonlinear effects, two numerical time domain models are developed and validated, reproducing all the features of the physical basin (segmented wavemaker, sidewalls, absorbing beach, finite depth). Both based on a spectral method of resolution of the potential equations, the first one is developed at second order in wave steepness while the second accounts for the fully nonlinear equations through an High-Order Spectral approximation. Generation techniques using sidewalls reflection to increase the size of the usable zone in case of oblique waves are implemented in both numerical of physical basins. A second order frequency domain analytical solution of the generation problem for oblique waves is developed and leads to the correction of the wavemaker motion to suppress the spurious free waves due to non-linearities on the wavemaker. The problem of the deterministic reproduction of steep events is tackled. In 2D, an original third order technique is proposed to accurately estimate the nonlinear phase velocities required to build the wavemaker motion. In 3D, a linear approach is followed to deal with the directionality of the focusing waves

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

11

Jallade, Sophie. "Étude théorique et numérique de l'instabilité de Görtler." Toulouse, INPT, 1990. http://www.theses.fr/1990INPT007H.

Full text

Abstract:

L'instabilite de gortler est etudiee a l'aide de la theorie de l'instabilite lineaire (partie i), d'une methode asymptotique (partie ii) et d'une simulation numerique (partie iii). L'effet de compressibilite et de temperature de paroi sur la stabilite des tourbillons de gortler est l'objet principal de la premiere partie. Cette etude permet d'interpreter les variations en envergure des flux de chaleur parietaux mesures dans diverses experiences. Elle montre aussi que le nombre de mach et le refroidissement de paroi ont peu d'effet sur les diagrammes de stabilite. La seconde partie presente un resume de la bibliographie de hall et compare l'amplification des tourbillons de gortler sur des parois dont la courbure varie sinusoidalement dans la direction de l'ecoulement principal. On demontre que la region de plus forte concavite doit se trouver le plus en aval possible pour minimiser l'amplification des tourbillons. Une simulation numerique tridimensionnelle d'une couche limite incompressible sur paroi concave permet d'approcher le comportement non lineaire des tourbillons de gortler

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

12

Petrau, Agnès. "Simulation numérique multidimentionnelle d’écoulements estuariens." Pau, 2009. http://www.theses.fr/2009PAUU3032.

Full text

Abstract:

On s'intéresse dans cette thèse à la modélisation et à la simulation multidimensionnelle de l'hydrodynamique fluviale, notamment près des estuaires. Le modèle physique de référence est le modèle 3D, mais au vu de son important coût de calcul, il est intéressant de disposer de modèles plus simples en 1D, 2D ou 2. 5D, que l'on peut utiliser dans des zones adéquates du fleuve, en fonction de sa topographie et de sa bathymétrie. Ainsi, à partir du modèle 3D basé sur les équations instationnaires et incompressibles de Navier-Stokes, des modèles plus simples sont dérivés par projection par formulations faibles du problème 3D. On obtient ainsi un modèle en 1D, écrit sur la courbe médiane de la surface libre du fleuve, ainsi que deux modèles en 2D, le 2D-vertical écrit sur la surface longitudinale médiane du fleuve et le 2D-horizontal écrit sur la surface libre. Enfin on définit un modèle en quasi-3D, le modèle 2. 5D, écrit dans la somme des espaces 2D-vertical et 2D-horizontal. Tous ces modèles prennent en compte la géométrie du fleuve et fournissent une vitesse tridimensionnelle ainsi que la pression, qui n'est pas supposée hydrostatique mais qui est une inconnue entière du problème. En outre, on définit et justifie un estimateur de modèles, entre le modèle 3D et chacune de ses approximations en 1D, 2D et 2. 5D. Cet estimateur calcule l'erreur entre le modèle 3D et son approximation, et donne ainsi une indication sur la qualité des résultats obtenus à partir des modèles 1D, 2D ou 2. 5D, dans leurs zones respectives de calcul. Tous ces modèles hydrodynamiques sont implémentés dans des codes d'éléments finis, écrits en C++. Enfin, ils sont couplés numériquement à l'aide de l'estimateur de modèles
In this work, we are interested by the hydrodynamical multidimensional modeling and simulation of estuarian river flows. The physical model to be employed is a 3D one, but due to the huge computational cost, it cannot be used on the whole length of the river. Therefore, it is interesting to use different lower-dimensional models on adequate regions of the river, according to its topography and its bathymetry. Therefore, new hydrodynamical models are proposed in 1D, 2D and 2. 5D. We start from the 3D problem based on the instationary and incompressible Navier-Stokes equations, which is written in a weak form. Then simpler models are derived by means of a projection method. A 1D model is derived on the median curve of the river, as well as two 2D models called 2D-horizontal and 2D-vertical models, either they are written on the free surface or on the median longitudinal surface of the river. The 2. 5D model is obtained by adding the 2D-vertical and 2D-horizontal discrete spaces. All these models take into account the geometry of the river and provide a 3D velocity and a 3D pressure. The pressure is an unknown of the problem and it is not supposed to be hydrostatic. Moreover, model estimators between the 3D model and any of its lower-dimensional approximations in 1D, 2D or 2. 5D, are defined and justified. These model estimators compute the error between the 3D model and the simpler models, and then also indicate the validity domain of these simpler hydrodynamical models, from a qualitative point of view. All these new hydrodynamical models are implemented in finite element codes written in C++, and coupled numerically with the model estimators

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

13

Absi, Joseph. "Les paliers à rainures : approche expérimentale et simulation numérique." Poitiers, 1994. http://www.theses.fr/1994POIT2273.

Full text

Abstract:

Les paliers a rainures sont etudies tout d'abord par une approche experimentale et puis par une modelisation numerique. Un interet particulier est porte aux paliers a rainures en chevron pour leurs performances dynamiques. Une analyse experimentale bi et tridimensionnelle du mouvement du film fluide est effectuee. Les champs d'ecoulement et de vitesse sont determines par une methode de visualisation par traceurs. Le caractere tridimensionnel de l'ecoulement est note et les profils paraboliques des champs de vitesse obtenus valident les hypotheses de l'equation de reynolds. Celle-ci est resolue numeriquement par la methode des elements finis. L'etude du comportement dynamique des paliers a chevrons permet de determiner les huit coefficients de raideur d'amortissement. Dans le cas d'un fluide compressible des fonctions de poids decentrees sont utilisees afin d'eliminer les oscillations numeriques dans les champs de pression. Une concordance des resultats est notee avec ceux obtenus par la theorie dite du nombre infini de rainures. Dans le cas d'un fluide incompressible la recherche de la zone de cavitation est assuree par l'algorithme de murty. Dans ce cas on note la possibilite de maintenir le lubrifiant dans un palier a rainures en chevron sans elements d'etancheite. Aussi bien pour les fluides compressibles que pour les fluides incompressibles l'existence d'un champ de pression en fonctionnement centre est a l'origine des valeurs elevees du coefficient de raideur kxx. Finalement, l'etude parametrique des caracteristiques statiques et dynamiques en fonction de la geometrie des rainures fournit aux ingenieurs un nouvel outil de conception des paliers a rainures en chevron

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

14

Deligant, Michaël. "Caractérisation numérique et expérimentale des performances d'un turbocompresseur automobile aux bas régimes de rotation." Paris 6, 2011. http://www.theses.fr/2011PA066076.

Full text

Abstract:

Très courante sur les moteurs diesel, la suralimentation des moteurs automobiles s’étend moteurs à allumage commandé. La zone de fonctionnement à bas régime du turbocompresseur est mal connue bien qu’elle représente l’utilisation urbaine d'un véhicule. Afin de progresser sur la connaissance des performances des turbocompresseurs aux bas régimes de rotation, un banc d'essai original de turbocompresseurs a été mis au point. Equipé d’un couplemètre et d’un système magnétique de contrôle de l’effort axial, il permet de tracer le champ compresseur à bas régime et de mesurer les pertes par frottements en conditions adiabatiques. Les mesures réalisées ont permis de mettre en évidence l’influence de la vitesse de rotation, de la température et de la pression d’alimentation d’huile et de l’effort axial sur la butée. Les paliers lisses et la butée hydrodynamiques ont également été modélisés. Après avoir montré l’impossibilité d’utiliser des méthodes simples et isotherme, l’équation de Reynolds est résolue simultanément avec l’équation de l’énergie sur des géométries très simplifiées de palier et de butée. Une modélisation similaire est également réalisée avec le logiciel Fluent. Cette modélisation est améliorée pour le palier pour prendre en compte la complexité de la géométrie comprenant la gorge d’alimentation, les quatre orifices, la convection dans les films d’huile intérieur et extrérieur et la conduction dans le coussinet. Enfin une comparaison des résultats est effectuée. Les différentes méthodes de mesures donnent des résultats comparables et qui corrèlent avec les résultats de calculs.

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

15

Vazquez, Carlos. "Etude mathématique et numérique d'un modèle de cavitation en lubrification hydrodynamique et élastohydrodynamique." Lyon 1, 1996. http://www.theses.fr/1996LYO10221.

Full text

Abstract:

Ce memoire est consacre a l'analyse mathematique de problemes de lubrification dans lesquels la modelisation de la cavitation intervient par l'introduction de frontieres libres decrites par une equations aux derivees partielles avec discontinuite non lineaire. Le lubrifiant est suppose piezovisqueux. La premiere partie est consacree a l'analyse mathematique et numerique d'un probleme piezovisqueux hydrodynamique en accordant une attention particuliere aux conditions d'alimentation qui sont du type neumann-dirichlet. On obtient d'abord un theoreme d'existence par une technique de regularisation et de monotonie. On demontre ensuite un resultat d'unicite avec des techniques de monotonie par rapport a un des parametres du probleme. Nous proposons ensuite une methode de semidiscretisation en temps par la methode des caracteristiques. Dans la deuxieme partie du travail on etend l'etude precedente en prenant en compte la deformation des surfaces sous l'effet de la pression hydrodynamique. On obtient un probleme de couplage fluide-structure. La deformation de la structure est supposee obeir a une loi non locale du type hertz et la pression a une loi de type exponentiel. On obtient alors avec le modele pression-saturation d'elrod-adams une nouvelle equation de reynolds non lineaire et non locale pour laquelle nous demontrons un theoreme d'existence. Des resultats numeriques completent ces etudes theoriques

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

16

Sauvage, Emilien. "Modélisation numérique thermo-hydrodynamique et inductive d'une fonte verrière élaborée en creuset froid inductif." Grenoble INPG, 2007. http://www.theses.fr/2009INPG0147.

Full text

Abstract:

Le but de ces travaux est la mise en place d'un modèle numérique simulant les phénomènes thermiques, hydrauliques et inductifs du procédé français de vitrification des déchets nucléaires. Du verre est élaboré dans un creuset froid inductif où opèrent un brassage par agitation mécanique et par bullage assurant une bonne homogénéité. La problématique est de nature multiphysique : induction directe, convection forcée et naturelle, écoulement diphasique. Les travaux ont porté d'une part sur le calcul de la répartition de la puissance Joule dans le verre de façon tridimensionnelle et d'autre part sur la prise en compte du brassage par bullage dans la fonte. Un couplage fort, tridimensionnel et itératif a été mis en place entre les logiciels Fluent@ et Flux@ pour modéliser les phénomènes électromagnétiques et thermohydrauliques couplés par les fortes variations des propriétés physiques du verre avec la température
The main goal of this work is to simulate thermal, hydraulic and inductive phenomena in the French nuc/ear waste vitrification process. Glass is melt in a cold crucible in which mechanical stirrer and air injection assure a good homogeneity of the load. This problem is multiphysical: direct induction in the glass, natural and forced convection, biphasic f/ow. Two research areas are achieved, the first is the calculation of the three-dimensional repartition of the Joule power in the molten glass, and the second is the simulation of the mixing by bubbling in the cast A strong, 3D and iterative coupling between the software FluxR and FluentR has been performed to simulate electromagnetic and thermo-hydraulic phenomena which are coupled due to the strong temperature dependence of the physical properties of the glass

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

17

Assila, Rachid. "Résolution numérique, par éléments finis, d'un modèle hydrodynamique des semiconducteurs avec masse effective variable." Thesis, National Library of Canada = Bibliothèque nationale du Canada, 1997. http://www.collectionscanada.ca/obj/s4/f2/dsk3/ftp04/nq25374.pdf.

Full text

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

18

Pichot, Géraldine. "Modélisation et analyse numérique du couplage filet-écoulement hydrodynamique dans une poche de chalut." Rennes 1, 2007. http://www.theses.fr/2007REN1S092.

Full text

Abstract:

Nous nous intéressons à la simulation numérique du phénomène de capture dans une poche de chalut. Nous présentons les modèles existants pour le filet et les poissons et montrons la nécessité de développer un modèle pour le fluide. Afin de mieux comprendre l’écoulement, nous avons mené des campagnes expérimentales autour d’une maquette de filet rigide axisymétrique dont nous décrivons les résultats. Nous proposons un modèle pour le fluide basé sur les équations de Navier-Stokes/Brinkman moyennées couplées à une équation pour l’énergie cinétique turbulente par le biais d’une viscosité turbulente, et les conditions aux limites appropriées. Nous montrons l’existence d’une solution faible au problème couplé en dimension 2. Puis, nous présentons le code de calcul axisymétrique que nous avons développé, nommé SeaNet. Nous avons alors procédé au calage des paramètres du modèle ainsi qu’à la validation du code par comparaison avec les résultats expérimentaux
E are interested in the numerical simulation of the catch process at the end part of a trawl. The study of previous works emphasizes the lack of a convincing flow model. The need of a physical understanding of the flow leads us to perform experimental campaigns around a rigid cod-end net model, whose results are given in the manuscript. We propose a model based on the Navier-Stokes/Brinkman equations coupled to an equation for the turbulent kinetic energy by the means of an eddy viscosity, with appropriate boundary conditions. Existence of a weak solution to our coupled problem is proved in dimension 2. Then, we present the axisymmetric code we developed, called SeaNet. We set the parameters of the model and validate the code by comparison with the experimental results

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

19

Kladou, Ekaterini. "Analyse critique d'une méthode simplifiée de caractérisation hydrodynamique des sols : étude expérimentale et numérique." Grenoble 1, 1990. http://www.theses.fr/1990GRE10109.

Full text

Abstract:

Ce travail est consacre a l'etude de la faisabilite d'une methode simplifiee de caracterisation hydrodynamique des sols. Elle consiste a determiner la courbe de conductivite hydraulique d'un echantillon non remanie que l'on force a drainer apres l'avoir sature, en le mettant en contact avec le sol sec. La seule mesure de l'evolution du poids, assortie d'une hypothese d'un gradient de charge hydraulique unitaire, permet d'obtenir directement la relation conductivite hydraulique-teneur en eau. Nous nous sommes attaches a rechercher les conditions d'application de cette methode en utilisant a la fois mesures en laboratoire et modelisation. Les essais de laboratoire realises en condition analogue au protocole propose ont en outre donne lieu a des profils hydriques et des profils de charge hydraulique permettant une determination directe et independante de la relation conductivite hydraulique-teneur en eau. On a egalement developpe un modele numerique axisymetrique tenant compte de l'hysteresis de la relation pression capillaire-teneur en eau qui a pu etre valide sur ces essais. Ce modele a ensuite donne lieu a toute une serie de simulation pour des types de sols et des geometries d'echantillons differentes. Le resultat essentiel est que l'hypothese du gradient hydraulique unitaire est rarement satisfaisante. Une relation empirique liant ce parametre a une grandeur caracteristique des sols (echantillon et bac) ainsi qu'une methode de correction des resultats obtenus pour l'essai classique ont ete proposees

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

20

Lafon, Philippe. "Mélange laminaire de fluides miscibles en cuve agitée : approche numérique." Toulouse, INPT, 1989. http://www.theses.fr/1989INPT021G.

Full text

Abstract:

Les operations d'agitation et de melange de liquides en cuves agitees sont frequemment presentes en genie des procedes. Longtemps etudiees a l'aide de techniques globales, comme celles basees sur les correlations adimensionnelles de resultats experimentaux obtenus parmesure de la puissance consommee, par conductimetrie ou calorimetrie, ces operations ont ete examinees a l'aide de methode plus locales, experimentales ou numeriques. Poursuivant dans cette voie, nous avons applique des methodes numeriques de modelisation a base de differences finies, d'une part pour obtenir le regime permanent hydrodynamique et d'autre part le regime transitoire de melange de deux liquides miscibles. Appliquees a une configuration bidimensionnelle a base d'agitateurs de type bipale ou ancre, ces methodes nous ont permis d'obtenir les champs de vitesses et de concentrations locales au cours du temps. Des comparaisons avec des resultats hydrodynamiques de la litterature et des visualisations experimentales du champ de concentrations ont conduit a une premiere validation

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

21

Marguerit, Christophe. "Modélisation numérique hydrosédimentaire de la baie du Mont-Saint-Michel." Rennes 1, 2002. http://www.theses.fr/2002REN10021.

Full text

Abstract:

Cette étude présente un modèle numérique de l'hydrodynamique et du transport des sédiments cohésifs en baie du Mont-Saint-Michel. Ces sédiments sont responsables de l'envasement du secteur estuarien de la baie. Les variables hydrodynamiques telle que la vitesse du courant de marée sont déduites d'une approximation des équations de Saint-Venant. Les variables sédimentaires, telles que les flux de dépôt et d'érosion font appel aux lois semi-empiriques de Partheniades et Kröne. Le modèle hydrodynamique a été validé sur l'ensemble de la baie pour trois paramètres: hauteur d'eau, vitesse de courant et dérives de bouées. Deux exemples d'applications du modèle sont exposés: un aménagement de la digue route de la baie et le transport de larves planctoniques. Le modèle sédimentaire permet de prévoir qualitativement le dépôt des sédiments cohésifs en fonction de leurs caractéristiques physiques au cours d'un cycle de marée. Il devra être validé quantitativement par des mesures de terrain.

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

22

Hechme, Grace. "Analyse spectrale théorique et numérique de quelques modèles linéarisés de l'hydrodynamique." Brest, 2005. http://www.theses.fr/2005BRES2025.

Full text

Abstract:

Cette thèse est une contribution à l'analyse de la stabilité, autour d'un point stationnaire, de quelques modèles issus de l'hydrodynamique. Suite à une discrétisation spatiale, l'analyse repose sur le calcul des valeurs propres de plus grande partie réelle et les vecteurs propres et sous-espaces invariants correspondants d'un problème généraliste. Le premier chapitre est consacré aux étapes nécessaires pour aboutir au problème de valeurs propres partant des modèles physiques. Le deuxième chapitre porte sur le calcul spectral. Une étude théorique est effectuée afin de déterminer les propriétés algébriques du spectre du problème. Des variantes en arithmétique réelle des méthodes de Davidson et de Jacobi-davidson généralisées pour calculer les valeurs propres les plus à droite du spectre ainsi que les vecteurs propres ou sous-espaces invariants associés sont proposées. A chaque itération de ces méthodes, des systèmes linéaires, dits "systèmes de correction", sont résolus par des méthodes itératives. Une analyse théorique de la convergence des variantes de la méthode de Jacobi-Davidson est effectuée. Cette analyse montre la convergence quadratique de la méthode quand les systèmes de correction sont résolus exactement. Le dernier chapitre concerne la réduction de modèles pour des systèmes de contrôle linéaires résultants de la discrétisation de problèmes d'hydrodynamique. Des techniques de réduction basées sur les projections spectrales associées aux sous-espaces invariants obtenus au chapitre précédent sont développées. Ces techniques permettent de conserver la stabilité et la régularité des systèmes de contrôle initiaux
This thesis is a contribution to the stability analysis of some hydrodynamic models around a steady state. After spatial discretisation, the analysis relies on the computation of the eigenvalues with largest real parts, the corresponding eigenvectors, and the reducing subspaces of a generalized eigenproblem. The first chapter gives the required steps to obtain the eigenproblem starting from the physical models. The second chapter focuses on the spectral computations. A theoretical analysis is given first to determine the algebraic properties of the spectrum. Variants of the generalized Davidson and Jacobi-Davidson methods to compute the rightmost eigenvalues and corresponding eigenvectors or reducing subspaces in real arithmetics are then proposed. At each iteration of the methods, linear systems called , "the correction systems", are solved with iterative methods. A convergence analysis for the Jacobi-Davidson variants is performed. This analysis shows quadratic convergence of the method when the correction systems are solved exactly. The last chapter concerns model reduction for linear control systems resulting from discretized hydrodynamic models. Reduction techniques based on the spectral projectors onto the reducing susbpaces obtained in the previous chapter are developed. These techniques preserve the stability and regularity of the initial control systems

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

23

Remy, Benoit. "Caractéristiques d'une butée de turbocompresseur : Approches numérique et expérimentale." Thesis, Lyon, INSA, 2015. http://www.theses.fr/2015ISAL0125.

Full text

Abstract:

En raison de la tendance grandissante du downsizing, des hautes performances, des réductions de la consommation et des émissions des véhicules modernes, la turbocompression des moteurs thermiques s’avère de plus en plus innovante et technologique. Leader dans ce domaine, Honeywell Turbo Technologies s’intéresse à deux axes de recherche majeurs des systèmes lubrifiés. Un délai temporel est couramment observé entre l’appui sur la pédale d’accélérateur et l’augmentation de la pression de l’air ambiant du côté de la roue compresseur. Il s’agit du décalage turbo ou turbo lag. Celui-ci a pour origine principale l’existence d’un couple de frottement parasite au sein de la butée. En ce qu’il pénalise les performances du turbo et limite le confort de conduite, la réduction du turbo lag constitue un enjeu majeur de l’industrie des turbocompresseurs automobiles. En tant que phénomène présent à chaque instant du fonctionnement du véhicule, les pulsations moteurs constituent également un axe de recherche primordial. Celles-ci proviennent des ouvertures et fermetures successives des soupapes des cylindres et résultent en d’importantes variations de la charge axiale appliquée à la butée du turbocompresseur. Or le dimensionnement actuel de la butée se basant sur l’étude stationnaire des cas critiques de la vie réelle du moteur, l’influence de ces pulsations sur le comportement de la butée doit être déterminée. Ce manuscrit présente une modélisation thermohydrodynamique du contact de la butée appliquée au cas des turbocompresseurs. Une équation de Reynolds modifiée est établie et intègre le modèle Modifié de Phan-Thien et Tanner. Elle relie les caractéristiques rhéologiques des huiles de moteurs actuelles au comportement macro-moléculaire des additifs à longues chaînes de polymères qu’elles contiennent. La nécessité de considérer les effets inertiels du fluide ainsi que la recirculation inter-patin est démontrée. L’influence de l’élasticité du lubrifiant sur la dissipation d’énergie au sein du contact est analysée numériquement. Il est montré qu’un compromis sur l’élasticité du lubrifiant peut mener à une réduction du turbo lag. De plus, un banc d’essai est développé en régime transitoire afin de mettre en évidence l’influence des pulsations moteurs sur les performances de la butée. Les résultats obtenus expérimentalement corroborent les effets dynamiques observés par les prédictions numériques
With increasing focus on downsizing, high performances, low fuel consumption and emission reduction of modern vehicles, turbochargers of combustion engines have become more and more innovative and technological. Leader in this field, Honeywell Turbo Technologies is interested in two major lines of research regarding lubricated contacts. A delay in response time is frequently observed between the gas pedal push and the pressure rise of ambient air at the compressor wheel. It is called turbo lag. This phenomenon is mainly induced by a parasitic frictional torque existing in the thrust bearing contact. Penalizing turbochargers performances and drivability, the reduction of turbo lag constitutes a major concern for the automotive turbocharger industry. As an event constantly occurring on working engines, exhaust gas pulsations represent an essential line of research. Due to successive openings and closings of engine valves, these pulsations result in significant axial load variations applied to the turbocharger thrust bearing. Current sizing of thrust bearing design resting on steady state studies of critical on-engine cases, the influence of exhaust gas pulsations on the thrust bearing behavior needs to be determined. This thesis presents a thermohydrodynamic model of the thrust bearing contact applied to turbochargers. A Modified Reynolds equation is established and uses the Modified Phan-Thien and Tanner model. It connects rheological characteristics of current engine oils to the behavior of long polymeric chain additives they contain. The necessity for fluid inertia and oil recirculation to be considered is demonstrated. The influence of oil elasticity on energy dissipation within the contact is numerically analyzed. A compromise on the extent of oil elasticity can lead to a turbo lag reduction. In addition, a thrust bearing rig is developed to highlight the influence of exhaust gas pulsations on thrust bearing performances. Experimental results support dynamic effects predicted by simulations

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

24

Farges, Nicolas. "Modélisation par la méthode des éléments finis de problèmes de couplage hydrodynamique : application à la consolidation d'une argile." Lyon, INSA, 1997. http://www.theses.fr/1997ISAL0046.

Full text

Abstract:

Nos travaux traitent des problèmes de couplage hydromécanique lors de la modélisation par éléments finis du comportement mécanique d'une argile saturée. Ils ont par ailleurs conduit à la création d'un code de calcul permettant la résolution numérique de tels problèmes. L'écriture sous forme variationnelle mixte à deux champs (vitesse-pression interstitielle) du problème physique à résoudre a permis de montrer1 dans le cadre de Pélasticité linéaire} l'existence et l'unicité de la solution de ces problèmes, et ceci indépendamment de la vérification de la condition de Babuska-Brezzi. Elle possède de plus la particularité d'éviter l'intégration temporelle de la loi de comportement. La résolution des systèmes algébriques résultant d'une telle écriture s'effectue à l'aide de l'algorithme Gmres, dont nous avons proposé une modification applicable dans une approche élément par élément. Le modèle rhéologique utilisé ici est une loi viscoplastique à surface de charge écrouissable, s'appliquant aux argiles saturées normalement consolidées. Nous avons, au cours de cette étude, développé trois écritures discrètes en temps de cette loi. La première est issue d'un développement de la vitesse de déformation viscoplastique en série de Taylor limitée à l'ordre 1. La deuxième s'inspire du B-schéma. La troisième dérive quant à elle de la méthode du point milieu. Enfin, nous avons présenté trois campagnes de simulations numériques de complexité croissante. La première analyse les performances de chacun des schémas discrets en temps. La suivante illustre le résultat d'existence et d'unicité démontré. La dernière consiste quant à elle en la résolution de problèmes courants de mécanique des sols
The purpose of this thesis deals with the finite element mode/ling of hydromechanical problems, more precisely with the behaviour modelling of saturated clay. This study led us to develop a finite element program solving such mechanical problems. Writing this kind of mechanicai problems under a mixed variational form (velocitywater pressure) allowed us to show in the frame of linear elasticity, the existence and uniqueness of the solution of those problems, without satisfying the Babuska-Brezzi condition. Furthermore, such a writing avoided the time integration of the constitutive equations. There solution of the resulting algebraic system ·used the Gmres algorithm. A modified version of that algorithm usable with an element by element approach is proposed. The constitutive equations considered, are those of a viscoplastic law for normally consolidated clay, based upon Perzyna's and Cambridge theories. Concerning the time discretisation of that law, we developed three time schemes. The first of them results from a first order Taylor development of the viscoplastic component of the strain rate. The second is inspired by the B-scheme, the last one by the middle point method. To conclude, we presented three numerical simulations with increasing complexity. The first characterized each of the time-discrete schemes, the second gave the numerical illustration of the existence and uniqueness result. The last one solved classical problems of so-ifs mechanics

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

25

Adoua, Saturnin Richard. "Hydrodynamique d'une bulle déformée dans un écoulement cisaillé." Phd thesis, Toulouse, INPT, 2007. http://oatao.univ-toulouse.fr/7567/1/adoua.pdf.

Full text

Abstract:

Ce travail est consacré à l'étude par simulation numérique directe du comportement d'une bulle ellipsoïdale plongée dans un écoulement linéairement cisaillé. Les équations complètes tridimensionnelles de Navier-Stokes sont pour cela résolues en coordonnées curvilignes orthogonales par une méthode de volumes finis. La bulle a un rapport de forme variant entre 1 et 2.7, tandis que le nombre de Reynolds et le cisaillement adimensionnel basés sur le grand axe de la bulle varient respectivement de 50 à 2000 et de 0 à 1.2. Les résultats numériques montrent que le cisaillement a pour effet d'imposer le plan de symétrie du sillage qui reste invariant quel que soit les paramètres de l'écoulement. L'analyse de la vorticité longitudinale révèle que le sillage s'organise sous forme de deux tubes antisymétriques par rapport au plan de symétrie dont le signe change en fonction de l'importance de deux mécanismes en compétition (mécanisme de Lighthill et mécanisme lié à l'instabilité du sillage). L'étude de la force de portance montre que, quel que soit le rapport de forme de la bulle, le coefficient de portance tend à partir d'un nombre de Reynolds suffisamment grand vers la solution de fluide parfait. La force de portance est alors dirigée dans le même sens que pour une bulle sphérique. Nous avons retrouvé pour des nombres de Reynolds de l'ordre de la centaine l'inversion de la force de portance comme observée expérimentalement. Cette inversion de la portance qui apparaît pour un aplatissement supérieur à 2.225, est directement liée à la vorticité longitudinale dans le sillage qui propulse la bulle dans des directions opposées en fonction de son sens de rotation. Le comportement de la traînée ne révèle pas d'effet significatif induit par la structure du sillage ; le coefficient de traînée varie de manière quadratique avec le cisaillement. Enfin, l'étude du couple montre que le sens de rotation de la bulle s'inverse dans les mêmes conditions d'écoulement que celles conduisant à une inversion du signe de la force de portance indiquant, ainsi la même origine liée à l'organisation de la vorticité longitudinale. En faisant varier l'orientation de la bulle dans l'écoulement, nous avons montré l'existence d'une position d'équilibre stable pour une faible inclinaison du petit axe avec la direction de l'écoulement.

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

26

Girard, Fabien. "Etude numérique de la dynamique d'évaporation d'une goutte sessile sur un substrat chauffant." Aix-Marseille 3, 2006. http://www.theses.fr/2006AIX30047.

Full text

Abstract:

La compréhension des mécanismes physico-chimiques survenant dans l'évaporation de gouttes déposées sur un substrat chauffant est aujourd'hui encore incomplète malgré un vaste champ d'applications industriel (peintures, nucléaire). La complexité des phénomènes mis en jeu nous a conduits à développer un code de calcul intensif permettant de simuler la dynamique d'évaporation de gouttes de fluides newtoniens purs. Les échanges de matière et de chaleur sont décrits tant dans la phase liquide que dans la phase vapeur présente dans le voisinage de la goutte. Ceci permet de mettre en évidence le caractère non linéaire de l'évolution du volume des gouttes. L'étude des écoulements au sein de la goutte montre des phénomènes convectifs créés par le cisaillement de l'écoulement de Marangoni thermique survenant à sa surface. Le sens de rotation des cellules convectives dépend de la taille du substrat chauffant alors que leur vitesse caractéristique est liée à la température du substrat
The understanding of evaporating sessile droplet dynamics on a heating substrate is still an open question although many applications are related to this problem like in paintings or nuclear industries. Due to the complexity of the phenomena involved in such a system we developed a numerical code allowing us to simulate the evaporation dynamics of pure Newtonian fluids. Heat and matter exchanges are fully described in both the fluid of the droplet and in the surrounding air with basic hydro dynamical models. This makes possible to demonstrate the non linear character of the droplet volume evolution as time goes on. The study of the fluid flows inside the droplet shows convective phenomena that are due to the shear generated by thermal Marangoni stress at its liquid/gas interface. The rotation direction of the convective cells is shown to depend on the heating substrate size whereas their characteristic velocity is determined by temperature gradients between droplet and far field

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

27

Boudin, Laurent. "Modélisation cinétique et hydrodynamique pour la physique, la chimie et la santé, analyse mathématique et numérique." Habilitation à diriger des recherches, Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00650560.

Full text

Abstract:

Mes travaux de recherche portent sur la mécanique des fluides, et plus précisément sur les systèmes de particules, avec plusieurs domaines d'applications : le poumon (aérosol thérapie, pollution, régimes diffusifs), la formation d'opinion (sociophysique), et le couplage entre un fluide et une phase dispersée. La plupart de mes travaux s'appuient sur la théorie cinétique, où apparaissent des équations aux dérivées partielles cinétiques où l'inconnue est une fonction de distribution ayant pour variables non seulement le temps ou l'espace, mais aussi toute autre grandeur physique pertinente décrivant l'état des particules (vitesse, énergie, opinion, etc.).

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

28

Pétrau, Agnès. "Simulation numérique multidimensionnelle d'écoulements estuariens." Phd thesis, Université de Pau et des Pays de l'Adour, 2009. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00453696.

Full text

Abstract:

On s'intéresse dans cette thèse à la modélisation et à la simulation multidimensionnelle de l'hydrodynamique fluviale, notamment près des estuaires. Le modèle physique de référence est le modèle 3D, mais au vu de son important coût de calcul, il est intéressant de disposer de modèles plus simples en 1D, 2D ou 2.5D, que l'on peut utiliser dans des zones adéquates du fleuve, en fonction de sa bathymétrie. Ainsi, à partir du modèle 3D basé sur les équations instationnaires et incompressibles de Navier-Stokes, des modèles plus simples sont dérivés par projection par formulations faibles du problème 3D. On obtient ainsi un modèle en 1D, écrit sur la courbe médiane de la surface libre du fleuve, ainsi que deux modèles en 2D, le 2D-vertical écrit sur la surface longitudinale médiane du fleuve et le 2D-horizontal écrit sur la surface libre. Enfin on définit un modèle en quasi-3D, le modèle 2.5D, écrit dans la somme des espaces 2D-vertical et 2D-horizontal. Tous ces modèles prennent en compte la géométrie du fleuve et fournissent une vitesse tridimensionnelle ainsi que la pression, qui n'est pas supposée hydrostatique mais qui est une inconnue entière du problème. En outre, on définit et justifie un estimateur de modèles entre le modèle 3D et chacune de ses approximations en 1D, 2D et 2.5D. Cet estimateur calcule l'erreur entre le modèle 3D et son approximation, et donne ainsi une indication sur la qualité des résultats obtenus à partir des modèles 1D, 2D ou 2.5D, dans leurs zones respectives de calcul. Tous ces modèles hydrodynamiques sont implémentés dans des codes d'éléments finis, écrits en C++. Enfin, ils sont couplés numériquement à l'aide de l'estimateur de modèles.

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

29

Mesbahi, Amine. "Effets hydrodynamiques dans un réacteur à plasma de croissance de diamant : approche numérique et expérimentale." Paris 13, 2013. http://scbd-sto.univ-paris13.fr/secure/edgalilee_th_2013_mesbahi.pdf.

Full text

Abstract:

Dans la modélisation des plasmas utilisés pour la croissance de diamant fonctionnant à pressions modérées et faibles débits de gaz, les effets hydrodynamiques ne sont pas pris en compte. En effet, dans ces conditions, le transport des espèces réactives dans ces réacteurs est contrôlé par la diffusion. Cependant, à forte densité de puissance (haute pression et puissance micro-ondes) et pour des débits supérieurs à 500 sccm, les vitesses de croissance dépendent du débit du gaz ainsi que de la configuration d'injection et de pompage. Dans le cadre de cette thèse, nous avons développé un modèle numérique 2D (axisymétrique) et 3D pour décrire l'écoulement hydrodynamique dans les réacteurs PECVD diamant. En raison de la grande complexité d'une modélisation complète du plasma, nous avons fortement simplifié la description du plasma d’une part en utilisant un terme source thermique mimant la distribution spatiale du gaz au sein du plasma, et d’autre part en réduisant le schéma de cinétique chimique. Une comparaison entre les résultats issus de ce code et ceux provenant des modèles plasmas préexistant au LSPM ainsi que les résultats expérimentaux a permis de valider cette approche. Le modèle conduit à une bonne représentation des processus thermochimiques se déroulant dans le plasma. Sur cette base, nous avons étudié de nouvelles configurations d'injection et de pompage à l'aide de simulations 3D et de l’expérience. Certaines configurations se sont révélées adéquates pour accroître la rentabilité du procédé de dépôt de diamant
In moderate pressure/low flow-rate diamond deposition plasma modeling, hydrodynamics effects are not taken into account. As a matter of fact, under these conditions, transport of the reactive species is mainly controlled by diffusion. However, when working at very high power density (high pressure and microwave power) and flow rates higher than 500 sccm, growth rate has been seen to be a function of the gas inlet and outlet set-up. In the context of this PhD, we have developed both a 2D axi-symmetrical and a full 3D models able to describe the hydrodynamic flow in PECVD (Enhanced Chemical Vapor Deposition) diamond reactors. Due to the complexity for developing a complete plasma model, we have strongly simplified the plasma description. On the one hand, a thermal source term able to simulate the plasma gas temperature spatial distribution has been defined, and on the other hand, the chemical kinetics scheme has been somewhat reduced. Comparisons between the results obtained by this new model with those provided by LSPM’s existing plasma models and the experimental results allowed us to validate our approach. The model correctly reproduces the thermochemical processes behavior. On this basis, new configurations for the gas inlet and outlet set-up using 3D simulations were conducted. Some were seen to be relevant for improving the diamond deposition process

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

30

Chraïbi, Hamza. "Simulation de l'opto-hydrodynamique des interfaces liquides." Bordeaux 1, 2007. http://www.theses.fr/2007BOR13423.

Full text

Abstract:

Ce travail a pour objectif l'étude du couplage entre la propagation d'une onde optique et l'hydrodynamique d'une interface liquide-liquide, donnant naissance à une discipline nouvelle : l'opto-hydrodynamique. Les applications envisageables dans ce domaine sont nombreuses comme, par exemple, la mesure optique des propriétés physiques des fluides ou encore la manipulation sans contact d'objets à l'échelle micrométrique. Notre étude vise à comprendre les effets en surface et en volume d'une onde lumineuse intense sur un système à deux liquides immiscibles. Les simulations numériques, basées sur une méthode intégrale et d'éléments de frontière (BIEM), consistent à résoudre les équations de Stokes et de conservation de la masse en axisymétrique avec une condition de saut de contraintes à l'interface traduisant l'équilibre entre forces visqueuses, capillaires, gravitationnelles et pression de radiation optique. Le code de calcul est validé à l'aide de comparaison avec des résultats expérimentaux ou avec des prédictions issues de modèles analytiques en régime de faible déformation pour l'équilibre ainsi que pour la dynamique de l'interface lorsque celle-ci est de grande extension par rapport à la taille du faisceau. Une analyse est menée sur l'effet du sens de propagation du faisceau laser sur la déformation de l'interface. Une comparaison avec des données expérimentales est également menée. Les effets en volume de l'onde optique sont étudiés mettant en évidence l'existence d'écoulements permanents au sein des phases qui interagissent avec la forme de l'interface. On étudie pour finir l'effet de taille et de volume finis avec en particulier les effets de la pression de radiation optique sur la déformation d'une goutte liquide dans les deux cas d'étirement et de compression de la goutte.

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

31

Bhinder, Majid. "3D non-linear numerical hydrodynamic modelling of floating wave energy converters." Ecole centrale de Nantes, 2013. http://www.theses.fr/2013ECDN0028.

Full text

Abstract:

Dans cette thèse, on cherche à quantifier l’impact des effets d’origine visqueuse sur la dynamique et la production d’énergie des systèmes houlomoteurs. A l’heure actuelle, l’état de l’art pour évaluer la production d’énergie des houlomoteurs repose sur des approches en théorie linéarisée des écoulements potentiels (codes BEM) car la CFD (Computational Fluid Dynamics) est encore trop coûteuse en terme de temps de calcul. Cependant, l’approche potentielle est limité par les hypothèses de linéarité sur laquelle elle repose. Ces limitations doivent être comprises et des améliorations apportées. En particulier, une piste d’amélioration est l’ajout de correction visqueuse via l’ajout de terme quadratique à la Morison dans l’équation du mouvement. Cette correction dépend d’un coefficient de trainée qui doit être estimé avant de pouvoir réaliser la simulation. Une possibilité est d’interpoler la valeur de ce coefficient à partir des données expérimentales que l’on peut trouver dans la littérature, ou bien utiliser la CFD. Dans ce travail, on s’est intéressé à la faisabilité de cette seconde approche. Deux houlomoteurs académiques ont été modélisés. Le premier est une bouée pilonnante de forme cylindrique, à bouchains vifs. Le second est un volet oscillant en cavalement. Des calculs CFD des efforts exercés sur ces géométries ont été réalisés dans un écoulement oscillant. L’effort mesuré est lissé conformément à la formule de Morison en utilisant la méthode des moindres carrés pour déterminer les coefficients de trainée et de masse d’eau ajoutée. Ensuite, le coefficient de trainée est implémentée dans l’équation du mouvement du houlomoteur correspondant. L’absorption d’énergie avec et sans la prise en compte des effets visqueux est alors évaluée, qui met en évidence l’importance de leur prise en compte
The impact of the viscous and vortex forces in the context of floating wave energy devices has been studied in this work. At present the state of the art tools to assess the efficiency of the WECs (Wave Energy Converters) comprise the BEM (boundary element method) codes based on the potential linear approach whereas CFD (computational fluid dynamics) is still considered to be computationally expensive. However the former has its limits regarding linearity restrictions and hence needs further inspections and improvements. A possibility for improvement is to account for viscous damping via additional Morison-like quadratic damping term. The intensity of this additional damping term depends on a coefficient which needs to be estimated prior to the calculations. One can interpolate this coefficient from the many previously published experimental results or imagine using CFD. In this study, the applicability of the latter option is investigated for WEC application. Two generic devices such as a heaving cylinder with sharp corners and a surging flap type WEC are considered. CFD computations of the forces on the buoy in an oscillatory flow are performed. This CFD-force is then fitted by the Morison’s equation using least square approach, which gives estimation of the viscous damping coefficient. This coefficient is implemented in the equation of motion of the WEC. The energy absorption with and without taking into account the viscous damping is then derived, which shows the importance of its appropriate modelling

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

32

Hamburger, Jérôme. "Les aspects hydrodynamiques de la coulée continue électromagnétique de brames : modélisation expérimentale et numérique." Grenoble INPG, 2000. http://www.theses.fr/2000INPG0069.

Full text

Abstract:

Cette thèse comprend deux parties : l'une expérimentale, l'autre numérique. Nous présentons un système électromagnétique capable d'améliorer tant la qualité que la vitesse de tirage d'une coulée continue métallurgique de brames. L'installation expérimentale est définie. Elle consiste en un modèle physique à l'échelle 1/3 fonctionnant avec du mercure. Une sonde de niveau originale est décrite. Les formes et les fluctuations des surfaces libres sont mesurées et analysées pour trois conditions : absence de champ magnétique, champ magnétique continu seul et une superposition de champs magnétiques AC et DC. Un nouveau phénomène est trouvé : une onde de surface de basse célérité. Une alimentation profonde de la tête de coulée surprime ce phénomène dont une explication est proposée. La partie numérique s'appuie sur le code Fluent. Un modèle des effets du champ magnétique DC sur l’alimentation de la lingotière est réalisé. Il est d’abord testé sur des cas issus de la littérature. Ensuite, ces modèles sont utilisés pour calculer l'écoulement stationnaire dans des géométries 2D et 3D. Des calculs instationnaires sont aussi présentés
This thesis owns two parts : experiments and numerics. An electromagnetic system able to improve both quality and withdraw velocity in slab continuous caster is presented. Experimental set-up is defined. It consists of a mercury model at 1/3 scale with the studied electromagnetic device. An original probe for continuous level measurements is described. Shapes of free surfaces and fluctuations are measured and analyzed for 3 electromagnetic conditions : no magnetic field, DC field alone, both AC and DC fields. A new phenomenon is found : a law celerity travelling wave. A deep feeding of the ingot is found to suppress this disturbing phenomenon. Explanation is proposed. Numerics is based on the Flent code. A modelling of the effect of the DC field on the feeding flow of a slab ingot is performed. First, the code is tested on classical references. Then flows modelling the experiments are calculated for stationary flows both in 2D and 3D geometries. Non stationary tentative calculations are presented too

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

33

Bouttes, François. "Simulation numérique des écoulements à surface libre avec turbulence." Compiègne, 1994. http://www.theses.fr/1994COMPD715.

Full text

Abstract:

La méthode des éléments finis (M. E. F. ) a été appliquée avec succès pour représenter l'hydrodynamique à surface libre, mais avec une modélisation de la turbulence très simplifiée. Ce travail a pour but de simuler, à l'aide de la M. E. F. , des écoulements à surface libre avec des représentations de la turbulence plus complexes. Il commence par une présentation générale des modèles de turbulence. Nous avons choisi d'utiliser plus particulièrement deux types de modèle : - le modèle k-e, - des modèles aux longueurs de mélange développés à partir de la simplification du modèle précédent. Une simplification supplémentaire est effectuée en bidimensionnalisant les modèles. Un travail de ce type a déjà été effectué par RODI et al pour le modèle k-e. Nous l'avons complété pour les modèles aux longueurs de mélange. Dans le cas où les courbures de l'écoulement horizontal sont importantes, nous proposons des variantes des deux types de modèle précédents et par ailleurs, une modification des frottements de fond intervenant dans l'équation de l'écoulement (SAINT-VENANT). Cette dernière est notamment importante pour les études sédimentologiques. La méthode de résolution des équations du modèle k-e utilisée dans cette thèse est la méthode des éléments finis ; il s'agit alors de résoudre un système non linéaire complexe ; dans ce travail, nous avons fait un choix d'interpolation particulier et testé plusieurs méthodes de résolution. Le couplage avec le modèle hydrodynamique est effectué par un algorithme explicite. Sont présentés plusieurs critères pour contrôler la convergence du modèle k-e. Nous terminons par une validation des modèles de turbulence utilisés sur de nombreux exemples. Sur ces derniers, nous avons vérifié les méthodes employées pour résoudre les équations du modèle k-e.

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

34

Ben, Salem Mongi. "Étude numérique des actions hydrodynamiques sur une sphère en translation et rotation dans un écoulement cisaille." Nancy 1, 1996. http://www.theses.fr/1996NAN10009.

Full text

Abstract:

Dans le but d'apporter une contribution aux connaissances existantes sur les actions hydrodynamiques exercées sur une particule sphérique en translation et rotation dans un écoulement cisaillé, on propose, en régime stationnaire, une étude numérique de l'influence de l'effet combiné de la rotation de la sphère et du gradient de vitesse sur la portance, la trainée et le couple. Les équations de Navier-Stokes sont résolues par une technique de type volumes finis basée sur une procédure de correction de pression. Le code de calcul est validé par des tests effectués d'une part à petits nombres de Reynolds, en comparant avec les résultats théoriques de Saffman (1965) et de McLaughlin (1991) pour le cas d'un écoulement cisaillé, et d'autre part à des nombres de Reynolds plus élevés en comparant avec les résultats numériques ou expérimentaux existant dans la littérature pour le cas d'un écoulement uniforme. L’étude est limitée aux nombres de Reynolds Rep inferieurs à 20. Les résultats obtenus apportent des informations originales, en particulier sur le couple, qui n'a jamais été étudié dans la gamme des nombres de Reynolds dépassant l'unité. Une loi décrivant la variation du coefficient de couple en fonction des paramètres Rep,ω+ (vitesse de rotation adimensionnelle) et X+ (gradient de vitesse adimensionnel) est finalement proposée.

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

35

Zarbane, Khalid. "Etude numérique et expérimentale du comportement d'un film lubrifiant soumis à un chargement périodique." Poitiers, 2009. http://theses.edel.univ-poitiers.fr/theses/2009/Zarbane-Khalid/2009-Zarbane-Khalid-These.pdf.

Full text

Abstract:

Le chargement dynamique des paliers hydrodynamiques et des amortisseurs à film fluide soumet le film lubrifiant à une action d'écrasement périodique. Cette sollicitation conditionne la portance du film lubrifiant et peut engendrer sa rupture, créant ainsi des conditions sévères de fonctionnement. L'étude approfondie, tant expérimentale que numérique du comportement du film soumis à une action d'écrasement périodique, s'avère donc indispensable pour pouvoir maîtriser les performances de ces dispositifs. Pour ce faire, trois codes de calcul numérique sont développés dans le cadre de cette thèse. Ces codes sont basés sur la théorie de JFO. Les équations établies sont discrétisées en différences finies et en éléments finis. Pour un film d’huile écrasé périodiquement, à faibles fréquences, entre deux surfaces conformes, les prédictions numériques de ces trois codes sont très proches. Par ailleurs, les visualisations numériques de la rupture dans les différents types de contacts ont montré l'impact de la fréquence des oscillations sur l'étendue et la durée de la rupture de film. L'étude expérimentale est conduite via un banc d’essai conçu puis réalisé. Deux modes de rupture de film sont identifiés : la rupture par séparation des gaz saturés et la rupture par séparation due à l'introduction de l’air ambiant. La visualisation de chaque mode est conditionnée par la fréquence des oscillations. La forme de la zone de rupture due à l'introduction de l'air ambiant dépend de la fréquence, de la hauteur du bain d'huile et de la géométrie du contact. Pour les surfaces non conformes, les résultats des modèles numériques sont en bon accord avec les résultats expérimentaux. Les différences constatées dans le cas des surfaces conformes sont dues aux imperfections géométriques et à la souplesse des structures qui composent le dispositif expérimental
Dynamic loading in hydrodynamic bearings and squeeze fluid film submits the film to periodic crash actions. These solicitations conditions the fluid film load carrying capacity and can lead to rupture thus creating severe operating conditions. A thorough experimental and numerical study of the fluid film behaviour subjected to a periodic squeeze (crushing) action has thus to be carried out to control the performances of these devices. It is with this aim in view that three numerical codes based on JFO theory have been developed in this thesis. The equations have been solved using ADI and Finite Element Methods. For a film squeezed periodically at low frequencies between two conformal contacts, the hydrodynamic load carrying capacity numerical forecast of the three codes were very similar. In addition, digital visualizations of the breakdown in different types of contacts have shown the impact of the frequency of oscillations on the extent and duration of the film rupture. The experimental study is conducted through a test rig designed and made. Two modes of film rupture were identified: rupture by separation of saturated gas and rupture due to separation by the introduction of ambient air. The display of each mode is determined by the frequency of oscillations. The visualisation of each mode is ruled by the oscillation frequency. The shape of the rupture zone due to the introduction of ambient air depends on the frequency, the height of the oil bath and geometry of the contact. For non-conforming surfaces, the results of numerical models are in a very good agreement with experimental results. The discrepancies noticed when using conformal surfaces were due to the geometrical imperfections and the compliance of the test rig

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

36

Turpault, Rodolphe. "Modélisation, approximation numérique et application du transfert radiatif en déséquilibre spectral couplé avec l'hydrodynamique." Bordeaux 1, 2003. http://www.theses.fr/2003BOR12752.

Full text

Abstract:

Dans certains régimes hypersoniques, le rayonnement peut énormément modifier l'écoulement aérodynamique. Pour de telles applications, il est important d'avoir un modèle qui réalise un couplage fort entre l'hydrodynamique et le transfert radiatif afin d'avoir un bon comportement de la solution. Cependant, le couplage avec l'équation du transfert radiatif est en général extrêment coûteux et donc peu raisonnable pour des simulations multidimensionnelles instationnaires. Notre choix est d'utiliser un modèle aux moments pour la partie rayonnement, ce qui est bien moins coûteux. Celui-ci est basé sur une fermeture entropique à la Levermore qui permet de conserver les principales propriétés de la physique. On developpe une version multigroupe de ce modèle afin de pouvoir traiter des cas réalistes très dépendants de la fréquence. Le système couplé résultant est hyperbolique et possède des propriétés intéressantes qui sont étudies. Ce modèle radiatif est couplé avec les équations de Navier-Stokes avec une approche totalement implicite et fortement couplée. De plus, pour gagner de la place mémoire, on choisit d'utiliser une méthode sans Jacobienne, en pratique une méthode de type GMRes préconditionné. Cette méthode se révèle assez rapide pour pouvoir simuler des applications réalistes à un coût de calcul raisonnable, ce qui n'est pas le cas de la plupart des modèles couramment utilisés dans la littérature. Plusieurs applications sont données pour illustrer le bon comportement du modèle à la fois dans des configurations académiques simplifiés où l'on peut faire des comparaisons et dans des configurations réalistes comme l'écoulement lors de l'entrée atmosphérique de sondes superorbitales.

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

37

Yurchak, Roman. "Étude numérique et expérimentale des phénomènes d’accrétion-éjection en astrophysique de laboratoire." Palaiseau, Ecole polytechnique, 2015. http://www.theses.fr/2015EPXX0113.

Full text

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

38

Lindquist, Claudio. "Contrôle électromagnétique d'écoulements : études expérimentale et numérique sur le forçage d'écoulements initialement au repos et en tunnel hydrodynamique." Phd thesis, Université Joseph Fourier (Grenoble), 2005. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00097976.

Full text

Abstract:

Le contrôle électromagnétique d'écoulements en eau de mer permet de modifier l'écoulement à l'aide d'un champ de force de Lorentz-Laplace, produit par des actionneurs électromagnétiques affleurants à la paroi. Ces actionneurs sont constitués d'aimants permanents et d'électrodes pariétales, qui peuvent être associés en réseau et excités périodiquement, dans le temps et dans l'espace. Dans le cadre de ce travail, nous avons mené une étude expérimentale et numérique sur l'effet du forçage électromagnétique sur un écoulement initialement au repos et sur un écoulement en tunnel hydrodynamique. Les deux types d'actionneurs étudiés, normal et parallèle, ont montré que l'écoulement est largement modifié par le forçage, voire même qu'il résulte entièrement de celui-ci. Les résultats obtenus ont permis de caractériser ces modifications et démontrent, en particulier pour des écoulements initialement au repos, la grande sensibilité de la réponse de l'écoulement à la géométrie des actionneurs. Un ensemble de critères objectifs basés sur des bilans intégraux a été proposé. Celui-ci permet de fixer objectivement les échelles du forçage électromagnétique en terme de longueur, de temps, d'accélération et de vitesse, mais aussi celles de l'écoulement, comme la zone d'action et les bilans propulsifs locaux. Les résultats expérimentaux, obtenus à l'aide de techniques de visualisation et de vélocimétrie par image de particules, ont permis de valider les modèles analytiques utilisés pour le calcul du champ de forces. Cette validation repose sur l'excellent accord obtenu entre les simulations numériques et les expériences, pour les cas d'écoulements initialement au repos.

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

39

Bourrou, Rémi. "Développement d'un modèle numérique magnéto-thermo-hydrodynamique pour un procédé de fusion par induction d'un mélange métal-verre." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2019. http://www.theses.fr/2019GREAI070.

Full text

Abstract:

Dans le procédé PIVIC, ayant pour objectif le conditionnement de déchets nucléaires technologiques mixtes, un bain de métal et de verre est maintenu en fusion par induction électromagnétique. La conductivité électrique du verre étant relativement faible, les forces de Laplace et le chauffage par effet Joule sont uniquement actifs dans le métal. Le verre est donc mis en mouvement et maintenu en fusion par son contact avec la phase métallique, ce qui complexifie le pilotage du procédé, notamment lorsque ce matériau commence à figer. L’objectif de cette thèse est d’étudier le couplage magnéto-thermo-hydrodynamique dans le procédé afin de comprendre le mécanisme à l’origine du figeage du verre et ainsi de pouvoir l’éviter. Pour ce faire, divers outils de modélisation numérique sont utilisés afin de représenter les phénomènes thermiques, hydrodynamiques et électromagnétiques dans le procédé.Un point crucial à prendre en compte est la déformation de la surface du métal par la pression magnétique, ce qui créé un dôme pouvant émerger de la phase de verre. Dans un premier temps, les transferts thermiques sont écartés pour la modélisation numérique. Le modèle développé consiste en un couplage entre COMSOL Multiphysics® (induction EM) et ANSYS Fluent® (mécanique des fluides en régime turbulent). Afin de représenter la déformation des interfaces entre les fluides, une formulation triphasique du modèle Volume Of Fluid (VOF) a été utilisée. Les résultats numériques obtenus sont comparés aux mesures effectuées sur le prototype du procédé. Cette étude met en évidence les paramètres ayant un impact important sur l’élaboration ainsi qu’un phénomène d’entrainement d’air entre les deux liquides.Dans un second temps, les phénomènes thermiques sont ajoutés au modèle numérique. Un modèle spécifique est développé pour représenter le rayonnement au niveau de la surface libre des liquides tout en utilisant le modèle VOF. La répartition des flux de refroidissement ainsi que la température dans le creuset obtenues avec ce modèle plus complet sont comparées avec le prototype. L’impact de la masse de verre dans le creuset sur le comportement thermique du procédé est finalement étudié
In the PIVIC process, aimed to package mixed technological nuclear wastes, a metal-glass bath is melted by electromagnetic induction. The electrical conductivity of the glass being relatively low, the Lorentz forces and the Joule heating are present only in the metal. The glass is therefore put in motion and heated by its contact with the metallic phase, which complicates the control of the process, especially when this material starts to freeze. The goal of this thesis is to study the magneto-thermo-hydrodynamic coupling in the process to understand the freezing mechanism in order to avoid it. To this end, several numerical modelling tools are used in order to represent the thermal, hydrodynamic, and electromagnetic phenomena in the process. An essential point to take into account is the deformation of the metal’s free surface by the magnetic pressure, producing a dome that can emerge from the glass phase.For the first stage of the numerical modelling, the heat transfers are discarded. The model developed consists in a coupling between COMSOL Multiphysics® (EM induction) and ANSYS Fluent® (turbulent fluid flow). In order to represent the deformation of the interfaces between the fluids, a three phase Volume Of Fluid (VOF) model is used. The results of the numerical model are compared to the measures performed on the prototype of the process. The study highlights the parameters having the most impact on the process and also raises an air entrainment phenomenon between the liquids.At the second stage, thermal phenomena are added to the numerical model. A separate model is developed to represent radiative heat transfers at the free surface of the liquids with the VOF model. The repartition of the cooling fluxes and the temperature inside the crucible are compared between this numerical model and the prototype. Finally, the impact of the glass mass in the crucible on the thermal behavior of the process is studied

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

40

Perrodin, Marion. "Modélisation et simulation numérique du couplage entre hydrodynamique et réactions chimiques dans du verre fondu peuplé en microbulles." Thesis, Toulouse, INPT, 2011. http://www.theses.fr/2011INPT0108/document.

Full text

Abstract:

Lors de la fusion du verre, de nombreuses petites bulles de gaz sont produites. L’affinage du verre a pour objectif de faire disparaitre ces bulles par l’ajout d’espèces réactives contribuant à la résorption des bulles ou à une augmentation de leur taille. La modélisation de l’hydrodynamique et des transferts nécessite l’étude des couplages entre convection, diffusion et réaction. Une approche locale à l’échelle de la bulle (simulation directe du transfert réactif et de l’écoulement) est utilisée pour déterminer le transfert interfacial. Des mesures de la propagation de fronts d’oxydation dans la fonte ont permis de préciser certaines propriétés physiques des espèces réactives. L’ensemble de cette analyse multi-échelles a contribué à l’élaboration d’un modèle de simulation d’un nuage de bulles
Many bubbles are generated during glass production. Due to the high viscosity of molten glass, their rising velocity is extremely low. The refining step consists in adding reactive agents to improve the glass quality. Bubble release is enhanced by chemical reaction (iron and sulfate oxidation-reduction) which will favor shrinkage or growth of bubbles through interfacial mass transfer. Better understanding of bubble cloud behavior in molten glass requires studying the interplay between convection, diffusion and chemical reactions. The direct numerical simulation of the flow and reactive mass transfer provided new insights on modeling interfacial bubble gas fluxes. The acceleration factor has been determined for simple reversible reactions in order to validate the simulation tool. Different Péclet and Damkhöler numbers have been tested to map all the different regimes (diffusion, convection and reaction). Together with those simulations, we have carried out series of experiments in molten glass : propagation of oxidation fronts. At different temperatures and for various glass compositions, we have determined physical properties of reactive species. A theoretical model of reactive transport for instantaneous reactions has been proposed to interpret experimental data. The core of this multi-scale analysis contributed to elaborating an Euler- Lagrange model to simulate bubble clouds in reactive media. This model has been applied to specific processes related to glass industry and can easily be extended to any reactive bubbly flows

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

41

Razafindrakoto, Mirijason Richard. "Modèle hydrodynamique de transistor MOSFET et méthodes numériques, pour l'émission et la détection d'onde électromagnétique THz." Thesis, Montpellier, 2017. http://www.theses.fr/2017MONTS035/document.

Full text

Abstract:

Du fait de ses propriétés intéressantes, le domaine de fréquence térahertz (THz) du spectre électromagnétique peut avoir de nombreuses applications technologiques, de l'imagerie à la spectroscopie en passant par les télécommunications. Toutefois, les contraintes technologiques empêchant l'émission et la détection efficaces de ces ondes par des systèmes conventionnels ont valu à cette partie du spectre électromagnétique le nom de gap THz. Au cours des deux dernières décennies, plusieurs solutions novatrices sont apparues. Parmi elles, l'utilisation de transistors à effet de champ s'est imposée comme une solution originale, bon marché, avec un fort potentiel d'intégration. Le mécanisme identifié fait intervenir l'interaction entre les ondes THz et des ondes de courant (dites ondes plasma) dans le canal du transistor. Le canal du transistor agit tel une cavité pour ces ondes plasma. Le dispositif peut alors se comporter de manière résonante ou non-résonante en fonction de divers paramètres. Dans ce manuscrit, nous étudions numériquement ces différents régimes à l'aide de modèles hydrodynamiques. Les modèles utilisés élargissent les phénomènes pris en compte dans de précédentes études théoriques. Les résultats portent sur la détection d'ondes THz par des transistors et dans une moindre mesure sur leur émission. Dans le régime non-résonant, nous étudions dans quelle mesure la plage de linéarité de détection peut être étendue. Dans le régime résonant, nous montrons l'existence de nouvelles fréquences de résonance, permettant d'élargir le spectre d'intérêt de ces détecteurs
Due to its interesting properties, the electromagnetic THz frequency range may lead to numerous technological applications, ranging from imaging to spectroscopy or even communications. However, technological constraints prevented the efficient emission and detection of such waves with conventional electronics, leading to the idea of the terahertz gap. In the last decades, multiple novel solutions to resolve this gap have been proposed. Amongst these, one may find the use of simple field effect transistors as the most promising one. Their production benefits from currently available CMOS technology thus drastically decreasing the fabrication cost of such a device while allowing it to be easily integrated within electronic circuits. The mechanism behind the emission and detection is the interaction between THz electromagnetic radiations and current oscillations, that is plasma waves, in the transistor's channel. This channel forms a cavity for plasma oscillations, hence, the device may act either resonantly or non-resonantly, depending on various parameters. This thesis deals with the numerical simulation of the transistor in different regimes using hydrodynamical models. These models account for multiple phenomena that have been considered in previous theoretical studies. Some theoretical results on both the emission and detection of THz radiation are presented. In the non-resonant case, we study how one can increase the linear regime of detection. In the resonant case, we show the existence of unexpected resonance frequencies, enlarging the detection spectrum of such detectors

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

42

Léon-Becerril, Elisabeth. "Analyse de stabilité et simulation numérique des colonnes à bulles." Toulouse, INSA, 2001. http://www.theses.fr/2001ISAT0010.

Full text

Abstract:

L'objectif de la thèse est la simulation numérique de l'hydrodynamique et du mélange en colonnes à bulles. En régime homogène, les bulles de gaz montent uniformément; en augmentant le débit de gaz, le régime devient hétérogène avec la présence de "grosses" structures. Ces structures ont un caractère instationnaire et contribuent au mélange. Il s'agit donc de simuler ces structures. La première partie explique l'apparition des "grosses" structures à partir d'une analyse de stabilité d'une colonne à bulles. Un régime d'écoulement permanent et établi est perturbé. L'analyse détermine dans quelles conditions la perturbation s'amplifie. Notre approche permet d'unifier des travaux antérieurs et d'expliquer les différences entre les modèles. Le rôle prépondérant de la déformation des bulles est intégré à l'analyse de stabilité. L'analyse est validée à partir de mesures de la vitesse du gaz et la vitesse de propagation des ondes, à différentes vitesses de liquide. L'analyse de stabilité permet aussi de déterminer la transition entre régimes d'écoulement en colonne à bulles et en conduite. La deuxième partie est consacrée à la simulation numérique. Des simulations ont été menées dans un système parallélépipédique, fermé au liquide, avec une injection de gaz ponctuelle. La prédiction de "grosses" structures en présence d'un panache gazeux est validée avec les travaux de Sokolichin & Eigenberger (1994). Nous retrouvons le rôle déterminant de la modélisation de la masse ajoutée. Nous avons simulé une colonne à bulle de section rectangulaire, fermée au liquide avec une injection de gaz uniforme, en testant différentes options de modélisation de la traînée et de la masse ajoutée. A ces simulations de l'hydrodynamique ont été couplés des traçages effectués sur une hydrodynamique instationnaire qui démontrent le rôle essentiel des "grosses" structures sur le mélange dans une colonne à bulles
The objective of this thesis is the numerical simulation of hydrodynamics and mixing in bubble columns. Experimentally, two different flow behaviours for bubble columns can be observed. In the homogeneous flow, the gas bubbles move upward uniformly. If the gas flow rate increases, the system becomes heterogeneous. This flow is characterised by the presence of large structures. These structures have an unsteady behaviour, and it is possible that they enhance the mixing in bubble columns. In the first part, the existence of large structures in bubble columns is explained by a stability analysis. An uniform bubbly flow is perturbed and the analysis of stability determines the conditions at which this perturbation is amplified. This analysis is based on two main approaches presented in the literature. A particular objective of this research was the synthesis of such approaches, taking into account the importance of bubble deformation in stability. The proposed approach was validated with experimental data of gas velocity and kinematic velocity at several liquid flow rates. In addition this approach allows to analyse the stability and to determine the transition between flow regimes in bubble columns and in pipe flows. The second point is devoted to the numerical simulation of bubble columns in unsteady flows. Simulations were performed for a rectangular system without liquid flow and with a punctual gas flow rate (Sokolichin & Eigenberger, 1994). The importance of the added mass force which is modelled as a function of the gas fraction and bubble deformation is determined. Finally, a simplified CFD model of bubble column has been constructed with a rectangular surface and an uniformly distributed gas feed at the bottom. The aim of such simulations was to test different models for the drag and added mass forces. Simulated tracer tests were carried out and the results confirmed the importance of the large structures in terms of the concentration transport

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

43

Tschümperlé, Denis. "Étude numérique de l'interaction tourbillons-onde acoustique." Le Havre, 2000. http://www.theses.fr/2000LEHA0002.

Full text

Abstract:

Le travail a pour objet l'étude numérique de l'interaction entre un écoulement et une onde acoustique dans l'eau. Lorsqu'une onde traverse une zone de verticité de l'écoulement, elle subit une diffusion. Il est alors possible en recueillant l'onde diffusée d'obtenir des renseignements intéressants sur les écoulement insonnes. Cette méthode a ainsi été utilisée expérimentalement comme un moyen de mesure non-intrusif d'écoulements tourbillonnaires ou turbulents. On développe dans un premier temps la théorie de l'interaction entre une onde et un écoulement. On se propose pour cela de résoudre le problème de Neumann associé par une méthode intégrale pour le calcul de la pression acoustique diffusée. On compare la méthode avec celle décrite dans les travaux de Lund et Rojas qui proposent une formule analytique liant linéairement la verticité et la pression diffusée dans l'espace de Fourier, dans le cadre de l'approximation de Born en champ lointain. Par comparaison avec les études expérimentales, on explique comment on peut retrouver les caractéristiques essentielles de l'écoulement dans le cas de l'allée de Von Karman, a l'aide d'une analogie avec les réseaux de diffraction optiques. On valide ensuite ces hypothèses avec le code de calcul développent, dans le cas d'une allée obtenue à l'aide d'un modelé analytique, ou à l'aide de codes de calcul d'écoulement fondes sur une méthode particulaire ou de volumes finis. La méthode d'analyse est ensuite appliquée au cas du tourbillon seul. On montre qu'on peut remonter à la mesure de ses caractéristiques principales : taille, intensité et vitesse. On étudie ensuite le cas du tourbillon marginal derrière un profil d'aile tridimensionnel et on s'intéresse enfin à un modèle analytique d'écoulement modélisant le sillage à l'arrière d'un sous-marin.

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

44

Zarbane, Khalid. "ÉTUDE NUMÉRIQUE ET EXPÉRIMENTALE DU COMPORTEMENT D'UN FILM LUBRIFIANT SOUMIS A UN CHARGEMENT PÉRIODIQUE." Phd thesis, Université de Poitiers, 2009. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00403904.

Full text

Abstract:

Le chargement dynamique des paliers hydrodynamiques et des amortisseurs à film fluide soumet le film lubrifiant à une action d'écrasement périodique. Cette sollicitation conditionne la portance du film lubrifiant et peut engendrer sa rupture, créant ainsi des conditions sévères de fonctionnement. L'étude approfondie, tant expérimentale que numérique du comportement du film soumis à une action d'écrasement périodique, s'avère donc indispensable pour pouvoir maîtriser les performances de ces dispositifs.

Pour ce faire, trois codes de calcul numérique sont développés dans le cadre de cette thèse. Ces codes sont basés sur la théorie de JFO. Les équations établies sont discrétisées en différences finies et en éléments finis. Pour un film d'huile écrasé périodiquement, à faibles fréquences, entre deux surfaces conformes, les prédictions numériques de ces trois codes sont très proches. Par ailleurs, les visualisations numériques de la rupture dans les différents types de contacts ont montré l'impact de la fréquence des oscillations sur l'étendue et la durée de la rupture de film.

L'étude expérimentale est conduite via un banc d'essai conçu puis réalisé. Deux modes de rupture de film sont identifiés : la rupture par séparation des gaz saturés et la rupture par séparation due à l'introduction de l'air ambiant. La visualisation de chaque mode est conditionnée par la fréquence des oscillations. La forme de la zone de rupture due à l'introduction de l'air ambiant dépend de la fréquence, de la hauteur du bain d'huile et de la géométrie du contact.

Pour les surfaces non conformes, les résultats des modèles numériques sont en bon accord avec les résultats expérimentaux. Les différences constatées dans le cas des surfaces conformes sont dues aux imperfections géométriques et à la souplesse des structures qui composent le dispositif expérimental.

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

45

Maganga, Fabrice. "Caractérisation numérique et expérimentale des effets d'interaction entre une hydrolienne et le milieu marin." Le Havre, 2011. http://www.theses.fr/2011LEHA0019.

Full text

Abstract:

Ce travail a pour objectif de caractériser par le biais de la modélisation expérimentale et numérique le comportement hydrodynamique d’une hydrolienne et les caractéristiques du sillage généré pour des conditions réalistes de fonctionnement. Les maquettes d’hydroliennes considérées sont des turbines tripales à axe horizontal de 0,7 m de diamètre. Une attention particulière est portée sur les effets des caractéristiques de l’écoulement sur les performances de la turbine, mais également sur le sillage géneré. Les essais sont menés au bassin d’essais d’Ifremer à BoulognesurMer et au canal de traction de Brest, où différents profils de courant, taux de turbulence de l’écoulement amont et conditions houle/courant ont été considérées. Les développements d’un code tridimensionnel basé sur les méthodes vortex, prenant en compte l’évolution instationnaire du sillage généré par une turbine sont présentés. Les résultats numériques obtenus sont comparés aux résultats expérimentaux, permettant de valider les outils en termes de rendement et d’évolution du sillage
This work aims to characterise by the means of experimental and numerical modeling, the behavior of marine current turbine and the characteristics of the wake generated under realistic inflow conditions. For that purpose, we used a tribladed horizontal axis turbine of 0. 7 m of diameter. Particular attention is paid to the flow characteristic effects on the efficiency of the turbine, but also on the generated wake. Tests are carried out in the Ifremer wave and current flume tank in Boulogne sur Mer and in the towing tank of Brest, taking into account current profils, upstream turbulence intensity level and disturbances generated by wave/current interaction. The development of a threedimensional software based on vortex methods, taking into account the non stationary evolution of the wake generated by a turbine is implemented. The obtained numerical results are compared to the experimental ones, making the validation of tools possible in terms of efficiency and of wake evolution

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

46

Robert, Yoann. "Simulation numérique et modélisation d’écoulements tridimensionnels instationnaires à surface libre. Application au système bateau-avirons-rameur." Thesis, Ecole centrale de Nantes, 2017. http://www.theses.fr/2017ECDN0023/document.

Full text

Abstract:

La thèse s'intéresse aux deux écoulements présents en aviron, autour du bateau et de la palette, et aux interactions avec le système bateau-avirons-rameur. Le premier est inhabituel en hydrodynamique, à cause du cavalement important et des mouvements secondaires. La complexité du second provient de l'instationnarité et de la déformation de la surface libre. L'objectif consiste à mettre en oeuvre des méthodes numériques performantes et précises puis à les valider pour, à plus long terme, les réutiliser à des fins d'analyse et d’optimisation de la performance en aviron.Ces simulations instationnaires à surface libre sont coûteuses en ressources pour les codes RANS. Un algorithme de sub-cycling a été développé et validé sur plusieurs cas test, diminuant les temps CPU d'un facteur 3 à 4, sans perte de précision. Il est compatible avec la déformation et le raffinement automatique de maillage. Deux bases de données expérimentales sont exploitées pour chaque écoulement afin de valider le cadre de simulation. Pour celui autour de la palette, une campagne in situ et une autre en laboratoire sont utilisées. Dans les deux cas, les profils d'efforts sont bien capturés, compte tenu des incertitudes cumulées liées à la mesure indirecte de la cinématique de la palette par rapport à l'eau. Pour le skiff en configuration instationnaire, les efforts fluctuants sont bien capturés, en amplitude et en phase, pour des fréquences typiques. Des écarts inattendus (de l'ordre de 10%) sont constatés sur la valeur moyenne et restent pour le moment sans réponse probante. La structure d'une co-simulation entre les résolutions des écoulements et celle de la dynamique du système multicorps est initiée
The thesis focuses on the two flows occurring in rowing,around the boat and the blade, and on interactions with theboat-oars-rower system. The first flow is unusual in hydrodynamics because of the large surge and secondary motions. The complexity of the second one comes from the unsteadiness and the free surface deformation. The goal is to set up efficient and accurate numerical methods to reproduce these flows and then to validate them for the purpose of analysis and optimisation of the performance in rowing.Those unsteady computations with free surface are cost lyin resources for RANS codes. A sub-cycling algorithm was developed and validated on several test cases, allowing to decrease the CPU time by a factor of 3 to 4, without loss of accuracy. It is compatible with mesh deformation and automatic grid refinement. Two experimental databases are exploited for each flow in order to validate the frame of simulation. For the flow around the blade, an in-situ campaign and a more controlled one conducted in laboratory, are used. In both cases, the profiles of the efforts are well captured, considering the cumulative uncertainties linked to the indirect measurement of the blade kinematics relative to the water. For the skiff in unsteady state, the fluctuating forces are well captured, in terms of amplitudes and phases, for typical frequencies. Unexpected errors (around10%) are observed for the mean value and remain unexplained for now. The structure of a co-simulation between the resolutions of the flows and the resolution of the dynamics of the multibody system is initiated

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

47

Sun, Zhengyu. "Simulation numérique par éléments finis de l'hydrodynamique tridimensionnelle à l'intérieur des cuves agitées." Ecully, Ecole centrale de Lyon, 1989. http://www.theses.fr/1989ECDL0007.

Full text

Abstract:

On presente une approche numerique du probleme d'agitation mecanique a l'interieur des cuves agitees. La methode des elements finis utilisee permet de calculer des ecoulements laminaires de fluides visqueux incompressibles, newtoniens ou pseudoplastiques, generes par l'agitation mecanique. La discretisation du systeme d'equations instationnaires et non lineaires est deduite d'une methode de differences finies a trois pas fractionnaires en temps, couplee a une methode d'elements finis pour l'approximation spatiale des variables primitives. Le programme permet de prendre en compte differents nombres de reynolds et differents types de geometries et d'agitateurs. Les maillages des diverses geometries representatives des systemes d'agitation sont fournis par un preprocesseur specialement developpe pour cette these. On presente ici des solutions numeriques d'ecoulement isothermes de fluides pseudoplastiques dans des cuves cylindriques a fond plat pour deux types d'agitateurs particuliers, a savoir: le disque rotatif et la vis helicoidale. En ce qui concerne le premier, des comparaisons avec des resultats bidimensionnels axisymetriques issus de la litterature ont ete effectuees. Une premiere confrontation entre des resultats numeriques et experimentaux relatifs a la vis helicoidale a egalement ete commentee

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

48

Marichal, Benoît. "Contribution numérique à l'étude de la manoeuvrabilité des corps élancés." Le Havre, 2001. http://www.theses.fr/2001LEHA0003.

Full text

Abstract:

Un couplage entre deux méthodes complémentaires est proposé pour déterminer les efforts transversaux s'exerçant sur une carène. La première méthode résout les équations de Navier-Stokes parabolisées en formulation vitesse longitudinale-vorticité longitudinale autour d'un corps élancé en dérapage. L'utilisation d'un mailleur dynamique de sections 2D permet de s'affranchir de la création et du stockage d'un maillage tridimensionnel. La résolution du problème non-linéaire est effectuée à l'aide d'une méthode itérative de minimisation du résidu discret des équations ne nécessitant pas le stockage et l'inversion d'un système linéaire. L'algorithme développe s'avère robuste et plus économique que les classiques solveurs ADI. La seconde méthode utilise le champ de vorticité obtenu par le code parabolise pour créer une approximation tourbillonnaire discrète et consistante du champ de vorticité tridimensionnel dans une méthode intégrale en imposant une forme prédéterminée aux lignes-tourbillon a la paroi. La méthode parabolisée est validée en dimension 3 sur plusieurs corps élancés dont la carène série 60. Les principaux phénomènes tourbillonnaires observes expérimentalement sont correctement reproduits.

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

49

Dal, soglio Lucie. "Hétérogénéité géologique, spéléogenèse et hydrodynamique du karst : du concept à la modélisation numérique Enhanced modelling of the karst hydrodynamic processes through hybrid models." Thesis, Avignon, 2019. http://www.theses.fr/2019AVIG0057.

Full text

Abstract:

Cette thèse a pour but d'intégrer explicitement la géométrie des conduits karstiques dans les modèles numériques d'écoulement. A partir d'observations du développement des réseaux de conduits karstiques sur le terrain et de modélisations des processus spéléogénétiques et hydrogéologiques, trois sujets scientifiques sont développés dans ces travaux. Premièrement, les investigations sur le système de la fontaine de Vaucluse, essentiellement en zone non saturée, permettent d'identifier les principaux paramètres qui contrôlent la géométrie des réseaux de conduits karstiques. Ces paramètres géologiques et hydrologiques impactent les écoulements préférentiels et les niveaux saturées en eau. Sur la base des connaissances acquises, le développement des conduits est ensuite étudié par le biais de la modélisation 3D. Des modèles synthétiques permettent d'étudier les relations entre les contrastes de conductivité hydraulique de la matrice, l'architecture et l'hétérogénéité des failles et l'architecture du réseau de conduits qui en résulte. De plus, les concepts établis et la méthodologie de spatialisation des données sont améliorés et critiqués sur une partie du système d'étude.Troisièmement, des modèles hybrides sont construits pour étudier l'effet sur le comportement hydrodynamique de la représentation explicite conjointe des conduits karstiques et de la zone non saturée. Ces modèles sont confrontés aux concepts de la littérature à l'échelle du voisinage d'un conduit karstique et à l'échelle du réservoir. Les expériences numériques réalisées permettent de valider l'utilisation de ces modèles hybrides pour reproduire les comportements hydrodynamiques attendus. Elles permettent de quantifier l'influence des propriétés des réseaux de conduits et des propriétés pétrophysiques de la matrice sur les écoulements. En synthèse de cette thèse, une méthodologie de travail est proposée pour modéliser les réservoirs karstiques en intégrant au mieux leur hétérogénéité, de la matrice aux réseaux de conduits
This work aims to integrate the explicit geometries of karst conduits in flow models.Based on both field observations of karst developments as well as modeling approaches for speleogenesis processes and hydrogeology, three scientific subjects are developed in this thesis.First, investigations of the fontaine de Vaucluse systems, mainly in the unsatured zone, allow identification of the key parameters that control the karst conduit geometries.These geological and hydrological parameters affect the preferential flow paths and the piezometric level.Second, using these concepts on karstogenesis, karst network development is studied through 3D modeling.Synthetic models enable the study of the relationship between karst conduit architectures, fault network petrophysical properties and heterogeneities in the matrix hydraulic conductivity.Moreover, well-established concepts and data spatial distribution methods are criticized and improved.Third, hybrid models explore the impact of explicit representation of karst conduits combined with the influence of the unsaturated zone on hydraulic behavior.These models are tested against published concepts in the vicinity of karst conduits and at the reservoir scale.The different numerical experiments return the expected hydrodynamic behavior.This highlights the coupled flow impact of conduit and matrix petrophysical properties.As a conclusion, this thesis proposes a global method for modeling karst reservoirs in order to integrate, as far as possible, matrix and conduits heterogeneities

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

50

Solis, Coaguila Moisés Salvador. "Analyse numérique et expérimentale des fluctuations de pression dans les pompes centrifuges." Phd thesis, Paris, ENSAM, 2011. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00676011.

Full text

Abstract:

L'utilisation des pompes centrifuges à volute joue un rôle important dans divers secteurs de l'industrie en général. Parmi eux on peut mentionner l'automobile, la construction des installations navales, etc. Elles sont couramment employées par leurs prestations concernant leurs performances globales et leur comportement hydroacoustique. Il est bien connu que le comportement du fluide interne est caractérisé par des fortes interactions entre les parties mobiles et fixes qui sont à l'origine du bruit et des vibrations. Dans les cas des pompes centrifuges, le bruit se caractérise particulièrement à la fréquence aubage dû à l'interaction hydrodynamique entre la roue et le bec de volute. L'intensité de cette excitation, qui dépend de la géométrie et des conditions de fonctionnement, peut être nuisible dans certaines conditions et exigences. Les travaux de recherche effectués nous ont permis de contribuer à l'analyse et à la maîtrise des fluctuations de pression dans les pompes centrifuges grâce aux apports conjugués de simulations numériques et d'études expérimentales spécifiques. Une procédure numérique de prédiction du bruit tonal à la fréquence aubage est développée et validée par comparaison aux essais expérimentaux. En outre, l'amélioration des algorithmes numériques ainsi que le développement du matériel informatique ont permis l'émergence de codes de simulation d'écoulements plus avancés. Cependant, étant donné les exigences de précision pour prédire les fluctuations de pression et la difficulté des codes commerciaux d'atteindre des schémas d'ordre élevé nous mènent à développer notre propre code. Ce nouveau code (FV-MLS) plus précis, basé sur la méthode de volumes finis et les approximations de moindres carrés mobiles (Moving Least Squares - MLS), est couplé avec la technique de maillage glissant pour être appliqué dans une configuration 2D d'une pompe centrifuge.

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

Dissertations / Theses on the topic 'Hydrodynamique numérique'

Create a spot-on reference in APA, MLA, Chicago, Harvard, and other styles