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Dissertations / Theses on the topic 'Projectiles – Aérodynamique – Simulation par ordinateur'
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Simon, Franck. "Simulations numériques hybrides RANS/LES de l'aérodynamique des projectiles et application au contrôle des écoulements." Lille 1, 2007. https://pepite-depot.univ-lille.fr/RESTREINT/Th_Num/2007/50376-2007-95.pdf.
Full textAbstract:
La modernisation des techniques de combat et les avancées technologiques en matière d'armement ont conduit l'armée à accroître ses exigences concernant les vecteurs militaires. Dans ce contexte, deux objectifs en particulier sont transmis aux industriels : l'accroissement de la manoeuvrabilité et la réduction de la dispersion à l'impact. Le contrôle des écoulements parait être un bon candidat, bien que très ambitieux, pour répondre à cette attente. Ce travail de thèse vise à simuler numériquement les phénomènes aérodynamiques rencontrés en vol sur des projectiles gyrostabilisés et à évaluer des dispositifs de contrôle qui permettraient d'améliorer les performances ou de disposer d'une certaine manoeuvrabilité. Dans un premier temps, une étude bibliographique sur le contrôle des écoulements est réalisée afin de mieux appréhender les avantages et contraintes de tels systèmes en vue de leur application aux projectiles. La seconde partie est consacrée à la compréhension de la physique du vol des projectiles à travers l'utilisation de simulations hybrides instationnaires de type RANS/LES pour une large gamme de conditions de vol. Une description fine de ces phénomènes aérodynamiques en régime compressible et à haut nombre de Reynolds est proposée, en se concentrant sur l'analyse du champ turbulent et des fortes instationnarités présentes au sein des écoulements massivement décollés. La dernière partie de l'étude propose des concepts de contrôle et évalue leur performance, que ce soit en terme de réduction de l'effort Magnus ou d'amélioration de la manoeuvrabilité.
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Zeidler, Mickael. "Application des techniques de contrôle des écoulements au pilotage des projectiles : contrôle fluidique d’un projectile gyrostabilisé de 155 mm par effet Coanda." Thesis, Lille 1, 2015. http://www.theses.fr/2015LIL10057/document.
Full textAbstract:
Afin d'améliorer les performances des systèmes d'armes, les industriels de l'armement envisagent la mise en service de projectiles intégrant une capacité de correction de trajectoires. Le principal objectif consiste à proposer de nouveaux dispositifs de correction permettant de réduire l'erreur de dispersion de l'engin. Dans le cadre de projectiles aérostabilisés, le contrôle de leurs trajectoires est assuré à l'aide de surfaces portantes, technologie éprouvée depuis de nombreuses décennies. Néanmoins, le contrôle de la trajectoire d'un projectile gyrostabilisé s'avère plus délicat. En effet, les conditions extérieures de ce dernier varient du régime haut subsonique au régime supersonique. Le dispositif de contrôle doit par conséquent être adapté à tous les régimes de vol. De plus, une vitesse de rotation est inculquée au projectile afin de le stabiliser au cours de son vol. Cette rotation représente une énorme contrainte puisque le dispositif doit agir dans une direction azimutale donnée afin de générer une déviation significative. Il doit en plus être facilement implémentable et conserver un coût raisonnable. Ces travaux se proposent par conséquent d'évaluer un dispositif de contrôle prometteur et adapté aux contraintes décrites précédemment : l'effet Coanda. Des simulations RANS et URANS ont été initialement réalisées afin d'évaluer les efforts aérodynamiques générés par cet effet. Des simulations de mécanique du vol ont ensuite été conduites afin de déterminer les déviations engendrables par ce dispositif. Une simulation des grandes échelles d'une configuration simplifiée contrôlée par effet Coanda est finalement proposée afin d'améliorer notre compréhension des mécanismes physiques induits par l'utilisation d'un tel dispositif<br>In order to increase weapons performances, manufacturers consider to produce projectiles incorporating a trajectory correction capability. The main goal is also to reduce the projectile scattering error. For aero-stabilized munitions, the control of the projectile path is carried out via airfoil surfaces, technologies mastered for decades. However, the control of a spin-stabilized projectiles is much more complex. Indeed, the flight conditions of a 155 mm spin-stabilized projectile range from high subsonic to supersonic velocities so the control device has to be adapted to all flight regimes. Moreover, the projectile has to spin to insure its stability during the flight. Then, the control devices have to be actuated at the projectile spin rate to create a significant deviation. These devices need to be low-cost and easily installed in the projectile too. This work also focuses on a promising fluidic control adapted to the previous constraints: the Coanda effect. RANS and URANS computations are performed to evaluate the aerodynamic forces generated by the Coanda effect for respectively a spinning and a non-spinning projectile. Then, 6-dof flight mechanics simulations are realized to assess the downrange and crossrange deviation of the controlled projectile. Finally, a large-eddy simulation of a simplified geometry has been conducted in order to improve our understanding of the physical mechanisms induced by the control device
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Vérant, Jean-Luc. "Etude de méthodes numériques et de modèles physico-chimiques pour des écoulements hypersoniques réactifs : application aux véhicules spatiaux." Aix-Marseille 1, 1990. http://www.theses.fr/1990AIX11314.
Full textAbstract:
Les rentrees hypersoniques, planantes ou balistiques, sont le siege de phenomenes thermodynamiques importants mettant en jeu des energies considerables. Il est necessaire d'evaluer des methodes numeriques qui puissent tenir compte des specificites des echanges internes du gaz en relaxation chimique dont les temps caracteristiques, tres faibles, sont tres contraignants pour la stabilite des schemas etudies. L'introduction des effets de desequilibre chimique dans un melange d'especes neutres est effectuee dans la modelisation des equations de couche limite et celles de navier-stockes parabolisees. Dans un premier temps, la simulation de la couche limite est developpee a partir des equations prenant en compte le caractere dissociatif du melange gazeux. Une methode numerique aux volumes finis implicite est appliquee au systeme conservatif. L'exemple d'application est celui d'une couche limite a symetrie axiale sur le medecin intrados d'une maquette d'hermes94 dans des proches conditions d'ecoulement de la soufflerie hypersonique f4. Le deuxieme niveau de modelisation et d'approximation des equations de navier-stockes est obtenu en developpant un systeme d'equations pns applique a des ecoulements supersoniques, tandis que les equations sont modifiees dans la zone subsonique. Ceci permet le calcul du champ entre le corps et le choc par la technique de marche en espace dans la direction de l'ecoulement. La methode numerique utilise un schema aux volumes finis, implicite par linearisation des flux. Une approche de type tvd est operee sur les flux de fluide parfait dans la direction transversale de l'ecoulement. Les cas etudies valident le schema numerique ainsi que les hypotheses physiques introduites: comparaisons avec des calculs navier-stokes instationnaires modelises en desequilibre chimique. La simulation du champ complet en desequilibre chimique dans le plan du meridien intrados de la maquett
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Wilk, Olivier. "Simulation du comportement dynamique d'une automobile avec couplage aérodynamique." Châtenay-Malabry, Ecole centrale de Paris, 1993. http://www.theses.fr/1993ECAP0279.
Full textAbstract:
La recherche de la connaissance et de la compréhension du comportement dynamique d'une automobile n'est sans doute pas à ces débuts. Depuis que le véhicule automobile existe, l'amélioration de ces capacités, de la sécurité de ces passagers, et de son confort a permis à celui-ci une évolution ininterrompue. Auparavant, il n'était pas simple de gérer globalement toute cette connaissance. Les améliorations récentes du secteur informatique permettent actuellement de le faire en développant, entre autres, des logiciels de simulation du comportement dynamique d'une automobile. L'évolution des ordinateurs étant tellement importante, il devient maintenant possible de développer ces logiciels pour les utiliser en temps réel de manière interactive. Cette étude a consisté à tenir compte de cette nouvelle possibilité pour développer un programme permettant de simuler le comportement dynamique d'un véhicule avec couplage aérodynamique à l'aide d'un modèle mécanique relativement complet. Pour simuler correctement l'évolution d'un véhicule automobile tout au long de sa trajectoire, il était important de mieux cibler l'étude. Nous avons choisi d'étudier le comportement dynamique d'un véhicule de course. Nous devons donc déterminer ses meilleures performances possibles sur une trajectoire connue. L'utilisation du contrôle optimal sur un modèle simplifié nous a permis de le faire.
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Pain, Romain. "Simulation numérique, analyse physique et contrôle d'écoulements massivement décollés : Application au buffeting culot et à l'ovalisation de la tuyère sur des configurations de lanceur." Paris 6, 2013. http://www.theses.fr/2013PA066699.
Full textAbstract:
Le développement de l'accès à l'espace s'inscrit dans le contexte scientifique et économique actuel comme un enjeu majeur de l'industrie et de la recherche. Un des objectifs principaux est d'augmenter la capacité et le confort de la charge utile pour réduire les coûts de transport vers l'espace. L'exploitation des données en vol du lanceur Ariane 5 a mis en évidence la présence de fluctuations de pression pouvant induire des efforts instationnaires repris par les vérins du moteur Vulcain. Ces efforts s'exercent dans la zone décollée du culot d'un lanceur normalement à l'axe de la poussée, et sont qualifiés de charges latérales. Cette observation conduit à l'étude de deux aspects. Dans un premier temps, la dynamique des écoulements massivement décollés d'arrière-corps, à haut nombre de Reynolds et en régime compressible est considérée au moyen de simulations numériques ZDES. Une analyse approfondie des champs instantanés, moyens et fluctuants est réalisée au moyen de post-traitements avancés. Notamment, le champ tri-dimensionnel de pression fluctuante dans la région du culot fait l'objet d'analyses spectrales (Fourier) et modales (DMD) massives. Ensuite, le contrôle des phénomènes potentiellement nuisibles au confort de la charge utile à savoir le buffeting culot et l'ovalisation de tuyère est abordé. L'analyse physique de l'écoulement sur une géométrie tri-corps permet la conception d'un dispositif de contrôle adapté. Enfin, l'effet de deux dispositifs retenus (quatre jets équirépartis en azimut sur le corps central et augmentation de la section de passage entre les trois corps) est évalué au moyen des outils d'analyse de la dynamique de la configuration non contrôlée<br>In the current scientific and economic framework, access to space has become a great challenge for both the industry and research. One of the main purpose is to increase both the payload capacity and safety in order to reduce space transportation costs. The analysis of flight data from the Ariane 5 launcher has put forward the occurrence of pressure fluctuations leading to unsteady loads on the actuators of the Vulcain engine. These loads occur in the separated zone of the launcher base flow and act normally to the thrust axis. They are referred to as side loads. In the frame of such observations, two aspects are investigated. First, the dynamics of separating/reattaching flows at high Reynolds number and compressible regime is considered by means of numerical simulations of ZDES type. The instantaneous, mean and fluctuating flowfields are scrutinized using advanced post-processing. In particular, massive spectral (Fourier) and modal analyses (DMD) have been performed on the three-dimensional fluctuating pressure field of the base flow. Then, the control of phenomena which results in the buffeting phenomenon and nozzle ovalization is discussed. The physical analysis of the flow around a three-body geometry feeds into the design of an appropriate flow control device. Besides, the same analysis as for the uncontrolled configuration is undertaken in order to determine the effects of the tested devices (four jets equally distributed around the main body and increase of the cross section between the three bodies)
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Joly, Cécile. "Simulations numériques d'un jet rond turbulent et de son interaction avec un tourbillon de sillage." Université de Marne-la-Vallée, 2002. http://www.theses.fr/2002MARN0147.
Full textAbstract:
Le contexte général de cette étude concerne l’impact des traînées de condensation, ces fameux panaches blancs fréquemment observés dans le sillage des avions, sur l’atmosphère. D’un point de vue aérodynamique, la formation des traînées de condensation se caractérise par l’interaction entre un jet turbulent et un tourbillon de sillage. L’objectif de cette thèse est de contribuer à une meilleure compréhension des phénomènes thermiques et dynamiques mis en jeu dans cet écoulement. Ce travail repose sur la résolution numérique des équations de Navier-Stokes, et de conservation de l’énergie, formulées pour le cas d’un écoulement tridimensionnel, instationnaire et compressible. Deux approches sont considérées: la simulation numérique directe et la simulation des grandes échelles. Une simulation temporelle de la transition à la turbulence d’un jet rond non-isotherme est effectuée sans tenir compte du champ tourbillonnaire. A l’issue de cette simulation, un modèle de tourbillon de sillage est superposé à l’écoulement de jet. La première partie de cette thèse présente les deux approches, les différents modèles de sous-maille choisis pour les simulations des grandes échelles, ainsi que les méthodes numériques employées. La deuxième partie est consacrée à la simulation de l’écoulement de jet, et ici, l’objectif est de déterminer le modèle de sous-maille approprié à cette configuration d’écoulement. La troisième partie est dédiée à la simulation de l’interaction entre le jet et le tourbillon de sillage. Les résultats sont comparés à ceux issue d’une campagne d’essais. Les simulations ont démontré le développement de grosses structures de la turbulence autour du cœur tourbillonnaire, dans lesquelles se concentre le champ de température<br>The general context of this study concerns the impact of contrails, these famous white plumes frequently observed in the aircraft wake, on the atmosphere. From an aerodynamic point of view, the formation of the contrails is characterised by the interaction between a turbulent jet and a wing-tip vortex. The aim of this thesis is to contribute to a better understanding of the thermal and dynamic phenomena involved in this flow. This work is based on the numerical resolution of the three-dimensional, unsteady and compressible Navier-Stokes and energy conservation equations. Two approaches are considered: the direct numerical simulation and the large eddy simulation. A temporal simulation of the transition to turbulence of a non-isothermal jet is performed without accounting for the vortex flow field. A the end of this simulation, a vortex model is superimposed on the jet flow field. The first part of this thesis describes the two approaches, the different subgrid models chosen for the large eddy simulations, and the numerical techniques employed. The second part is devoted to the jet flow simulation, and here the objective is to determine the subgrid model appropriated to this flow configuration. The third part is dedicated to the simulation of interaction between the jet and the vortex. Results are compared to experimental data. The simulations have demonstrated the development of large scale structures all around the vortex core. The temperature field concentrates in the large scale structures
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Cobilici, Toma Cristina Gabriela. "Conception des engrenages face : simulation de la fabrication et du fonctionnement." Lyon, INSA, 1997. http://www.theses.fr/1997ISAL0067.
Full textAbstract:
Le principe des engrenages face est connu depuis très longtemps : un pignon cylindrique entraine une roue plate (ou face), les axes de rotation sont concourants ou décalés d'une valeur appelée off-set, l'angle entre les axes peut être droit. Aujourd'hui en application aéronautique, l'avantage principal de ce-mécanisme réside dans la possibilité de translation du pignon cylindrique sans blocage du système. Par conséquent, le problème consistait d'une part à définir précisément la géométrie réelle fabriquée de tels engrenages et d' autre part à simuler le fonctionnement cinématiques pour connaître l'influence des paramètres de définition. Une étude bibliographique sur la définition fine et la simulation des engrenages a permis de choisir un ensemble de méthodes numériques plus aptes à tenir compte des variations des paramètres de fabrication. Les principes de la génération des dentures droites restant toujours les mêmes, la simulation numérique a permis de définir la forme générale des dentures. De plus, les trajectoires d'outil traduites à l'aide de Splines Cubiques normalisées, ont permis d’étudier dans le détail deux phénomènes d'interférence (painting et undercutting). Par la suite, la simulation de l'engrènement à partir des géométries numériques issues de la génération des dentures, a permis de définir les points et trajectoires de contact. La simulation numérique du mouvement a permis aussi d'obtenir l'erreur de transmission et le rapport de conduite. Après avoir qualifié les résultats obtenus avec le logiciel réalisé à partir de résultats de la littérature, une étude d'influence de paramètres a été faite (géométrie du pignon outil, angle de pression, positions de montage du pignon moteur). La principale conclusion peut se résumer de la manière suivante, l'erreur cinématique est très peu modifiée avec de faibles variations de position de montage même si les trajectoires des contacts sont déplacées. Les engrenages faces devraient ainsi remplacer les engrenages spire-coniques classiquement utilisés<br>The principle of the face gear drives is known since along time : a cylindrical pinion drives a face wheel, the axis of rotation are intersecting or non-intersecting with an off-set, the angle axis can be 90°_Today, in the aeronautical applications, the principal advantage of this mechanism is the translation possibility of the cylindrical pinion without blocking the system. Consequently, the problem consists ta define precisely the real geometry of these drives and moreover to simulate the kinematic meshing to know the influence of the defining parameters. A bibliographical study of the definition and the simulation of these drives, has permitted to choose a set of numerical methods more capable to investigate the variations of the manufacturing parameters. The generation principles of the tooth surfaces remaining the same, the numerical simulation has permitted to define the general tooth profile. Then, the trajectories of the pinion shaper approached with the help of Cubic Splines Normalised, has permitted to study in details two phenomena: pointing and undercutting. Then, the meshing simulation of the numerical tooth geometry outcome from generation, has permitted to define the contact path. The numerical simulation of the meshing has also permitted to obtain the transmission error and the contact ratio. • After qualifying the numerical results with the literature's results, a study of the parameter influence has been realized (the pinion-shaper geometry, pressure angle, mounting position of the driving pinion). The principal conclusion can be briefly resumed in the following manner, the kinematic error is very few modified when small variations of mounting position occurs, even how the contact path are translated. The face gears drives should thus replace the bevel spiral-gears classically used
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Ribes, Charles. "Caractérisation par méthode optique des débordements d'eau de pluie sur les vitres latérales d'un véhicule automobile." Poitiers, 2008. http://www.theses.fr/2008POIT2289.
Full textAbstract:
Les débordements d'eau de pluie sur les vitres latérales d'un véhicule automobile représentent un facteur dégradant de la sécurité et du confort de conduite. La résolution de cette problématique nécessite de nombreuses études en soufflerie et le développement d'outils de simulation performants est encore nécessaire. L'objet de cette thèse est d'étudier le comportement de l'eau de pluie s'écoulant sur le pare-brise, le montant de baie et les vitres latérales de corps simplifiés et de véhicules réalistes, à travers des mesures en soufflerie et des simulations numériques. Une méthode optique de mesure des épaisseurs de film liquide par fluorescence induite et un protocole d'essais industriels en soufflerie échelle 1 ont été développés. Une base de données expérimentales est construite avec un contrôle strict des conditions aux limites pour étudier les paramètres prépondérants : - géométrie de la zone de débordement (gorge de pare-brise, décroché de montant de baie) et son influence sur le champ aérodynamique local et sur le drainage de l'eau ; - vitesse du véhicule ; - débits d'eau liés à l'intensité de la pluie ; - influence des effets de surface. L'analyse combinée de ces données et des résultats de calculs du champ aérodynamique permet de mettre en évidence les principaux mécanismes du débordement (écoulement en gorge et sur un décroché) et du cheminement de l'eau de pluie sur la vitre latérale. La comparaison des données expérimentales avec les résultats issus d'un modèle à une équation de film liquide surfacique permet de mettre en évidence les lacunes de cette modélisation. Des pistes d'amélioration du processus de simulation numérique sont proposées<br>Overflow of rain water on side windows of a car leads to a degradation of the driving security and comfort. A lot of wind tunnel studies are necessary to avoid this phenomenon, and further developments of numerical simulation tools are still needed. In this thesis, we study the way rain water flows over the windshield, the A-pillar and the side windows of simplified bluff bodies and realistic cars through wind tunnel tests and numerical simulations. An optical measurement method for liquid film thickness based on induced fluorescence and an experimental protocol for full-scale wind tunnel tests were developed. An experimental data base is build with strictly controlled boundary conditions to study the most important parameters: - overflow zone's geometry (windshield gutter and A-pillar's shape) and its influence on local aerodynamic field and on water draining, - car's velocity, - water fluxes linked to rain intensity, - surface effects influence. A combined analysis of those results with aerodynamic simulations brings to light the main mechanisms of overflow (flow in the gutter and on the A-pillar) and water paths on the side windows. The comparison of the experimental data with results from a one equation surface film model enables to underline the lack of efficiency of this kind of modeling. Then ways of improvement of the simulation process are suggested
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Paugam, Ronan. "Simulation numérique de l'évolution d'une trainée de condensation et de son interaction avec la turbulence atmosphérique." Châtenay-Malabry, Ecole centrale de Paris, 2008. https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01666360.
Full textAbstract:
Depuis les années 90, au vu de l'augmentation continuelle du transport commercial aérien, le problème de son impact sur le climat est devenu un sujet de recherche important. Les émissions d'un avion ne peuvent pas être prises en compte simplement dans un modèle de grande échelle, car elles subissent des transformations physicochimiques suite aux fortes interactions avec la dynamique du sillage induit par l'avion. L'utilisation de paramétrisations est donc nécessaire, et leur développement représente un réel challenge quant à la multitude des échelles mises en jeu. L'objectif de ce travail est double. Il s'agit, d'une part, de participer au développement d'une nouvelle paramétrisation qui prend en compte l'eet de réservoir induit par le sillage sur la chimie des NOx et les non-linéarités de la chimie de l'ozone. D'autre part, il s'agit également d'évaluer les paramètres de granulométrie des particules de glace dans le sillage en vue d'en calculer l'impact radiatif. A cette fin, nous avons mis au point un modèle numérique capable de résoudre l'évolution de la traînée de condensation (i. E. Contrail) formée derrière un avion depuis sa phase de formation jusqu'au régime d'interaction avec l'atmosphère en s'intéressant au couplage dynamique-microphysique. La modélisation d'une atmosphère turbulente soutenue nous a alors permis de simuler un contrail âgé de 30 min dont les caractéristiques sont en bon accord avec les mesures expérimentales disponibles. Le modèle que nous avons mis au point montre donc un comportement très satisfaisant, et ouvre des perspectives très intéressantes pour évaluer l'impact des émissions d'un avion sur la chimie atmosphérique et le bilan radiatif<br>Due to the rapid growth of commercial air traffic started in the 90's, the environmental impact of aircraft emissions has become now a topic of academic research and practical interest in the community of atmospheric chemistry modelers. The incorporation of these emissions into climate models is a difficult task because of the complex physical and chemical transformations occurring in the plume of the aircraft, and the large range of scales involved. The objective of this thesis is two-fold : the first one is to contribute to the elaboration of a new parameterization that models the effect of non-linear aircraft plume NOx chemistry on atmospheric ozone. The second objective is to evaluate the distribution of ice particles within the contrails in order to quantify their radiative impact. To this end, we developed a numerical model of the dynamical and microphysical processes of a generic contrail, from its early phase of formation up to its interaction with the atmosphere. It is based on the MesoNH model coupled with a specific microphysical module. In the late diffusion regime, we force the model simulation with a synthetic sustained turbulent flow that mimics the real atmospheric turbulence at the tropopause level. The contrail simulation was run up to 30 min, and the results are in good agreement with the available experimental data, which validates, a posteriori, the simulation strategy adopted through this work. Finally, it is concluded that our model is suitable to evaluate in the future the impacts of aircraft emission on the atmospheric chemistry and radiative balance
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Bergman, Carl Magnus. "Développement de méthodes numériques pour des écoulements hypersoniques non visqueux autour d'engins spatiaux." Toulouse, INPT, 1990. http://www.theses.fr/1990INPT058H.
Full textAbstract:
Dans le cadre de ce travail, des methodes numeriques ont ete developpees pour simuler les ecoulements hypersoniques autour d'engins spatiaux en configuration bidimensionnelle et axisymetrique. La discretisation spatiale des equations d'euler est basee sur une methode aux volumes finis avec un schema centre. Le traitement des discontinuites est fait a l'aide d'une viscosite artificielle avec des differences de second et de quatrieme ordre. Le schema temporel est celui de range kutta explicite. Les effets de gaz reels, air en equilibre chimique, ont ete traites a l'aide d'un modele base sur la minimisation de l'energie libre de gibbs et en utilisant des methodes de lissage de courbes. Les ondes de choc externes ont ete ajustees, par contre, les ondes de choc internes sont directement captees par le schema numerique. On presente ainsi les resultats de l'ecoulement autour d'une double ellipse qui presentent un tres bon accord avec les resultats existants. Pour le calcul sur des geometries complexes, la technique multi-blocs a ete developpee. La methode de resolution a ete optimisee en utilisant des donnees structurees avec la possibilite de calculer efficacement les blocs de petite taille. Ces petits blocs permettent une grande flexibilite pour la generation de maillage autour de configurations complexes. Un concept d'echelles geometriques est introduit pour analyser les systemes de generation automatique de maillage. A l'aide de ce concept, un mailleur automatique a ete mis au point permettant de generer des maillages structures. Pour cela, on utilise l'algorithme aft (advancing front technique) pour decomposer un domaine arbitraire en triangles. Ces triangles sont ensuite divises en trois quadrilateres a l'aide d'une procedure que nous avons developpee. Cette approche a ete utilisee pour calculer l'ecoulement autour d'un double profil. On a ainsi montre comment ce concept micro bloc
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Margnat, Florent. "Méthode numérique hybride pour l'étude du rayonnement acoustique d'écoulements turbulents pariétaux." Poitiers, 2005. http://www.theses.fr/2005POIT2316.
Full textAbstract:
Une méthode hybride est proposée pour la prédiction du bruit des écoulements pariétaux. Les données aérodynamiques sont obtenues par simulation numérique directe incompressible. L'originalité pour l'aeroacoustique est ici de modéliser la condition d'adhérence aux parois par la méthode des frontières virtuelles, spécialement adaptée aux géométries complexes. La simulation de l'écoulement en canal plan 3D a tout d'abord été réalisée pour la validation, notamment des fluctuations de pression. Les mouvements tourbillonnaires générés par la couche cisaillée issue du bord d'attaque d'une plaque épaisse sont analysés. Le rayonnement acoustique est calculé à l'aide de l'analogie de Curle programmée en temps avancés. Dans l'hypothèse d'une source compacte, la direction d'intensité maximale est observée autour de 60° vers l'aval, due à l'effet des termes sources volumiques qui sont prépondérants sur les termes surfaciques. L'influence des temps de retard renforce le terme longitudinal<br>A hybrid approach is proposed for the prediction of wall-bounded flow noise. Aerodynamic data are computed through an incompressible direct numerical simulation. The no-slip condition is modelled by the virtual boudary method, especially tailored for complex geometries, and original in the field of aeroacoustics. 3D turbulent plane channel flow was simulated for validation, in particular for the pressure fluctuations. The process of vortex shedding by the shear layer generated at the leading edge of a blunt flat plate is analysed. For this configuration, the acoustic radiation is computed through the Curle's analogy, implemented via an advanced time algorithm. For a compact source, maximum emission is observed near 60° downstream, due to the volumic source terms, that are stronger than surfacic terms. This is also the case for a non-compact source, but the influence of retarded times enhances the longitudinal term
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Gagnon, Louis. "Calcul de la résistance aérodynamique d'un véhicule muni de pièces en mouvement." Thesis, Université Laval, 2010. http://www.theses.ulaval.ca/2010/27288/27288.pdf.
Full text
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Labit, Sandrine. "Formulations temporelle et fréquentielle pour la simulation numérique d'écoulements transsoniques en oscillations forcées." Paris 6, 2013. http://www.theses.fr/2013PA066752.
Full textAbstract:
L'ensemble des travaux de thèse se place dans le cadre du projet de recherche ANR (Agence Nationale de la Recherche) CapCAO (Conception Assistée par Paramétrisation pour une Conception Aéroélastique Optimisée). L'objectif principal est de procéder à la simulation numérique un écoulement transsonique perturbé par mécanisme de forçage extérieur tout en réduisant le temps de calcul par rapport aux approches conventionnelles. Les deux axes retenus pour répondre à cette problématique reposent sur la formulation du problème instationnaire. Les équations de Navier-Stokes linéarisées en temps se basent sur le calcul explicite des matrices jacobiennes des flux. Elle sont alors résolues sans l'utilisation d'un pseudo-temps ce qui permet d'améliorer la robustesse et la stabilité du calcul. La seconde approche retenue s'appuie sur le caractère périodique de l'écoulement en utilisant une décomposition en série de Fourier de la réponse du fluide à l'excitation mécanique imposée. La méthode d'équilibrage harmonique est étendue aux cas des maillages mobiles. Les capacités de prédiction des deux méthodes sont analysées et discutées au moyen de différentes comparaisons avec un solveur instationnaire non linéaire et des résultats expérimentaux obtenus sur la tuyère VM100 du KTH (Royal Institute of Technology, Stockholm, Sweden). Deux types d'excitation sont utilisées, une perturbation de contre-pression à l'aide d'une came elliptique en sortie et une bosse vibrante présente sur la paroi basse de la tuyère. Le temps de calcul est divisé par deux ou trois ordres de grandeur avec la méthode linéarisée et par un ordre de grandeur dans le cas de la méthode d'équilibrage harmonique<br>This thesis is a part of an ANR project (French National Agency for the Research) named CapCAO (Assisted Conception by Parameterization for Aeroelastic Optimised Conception). The main aim is to modelize a transonic flow perturbated by a forced excitation and reduce the time necessary to the calculation. Two axes are retained to obtain this result, the first one uses the time linearized formulations and the second one is the harmonic balance method. The linearized Navier-Stokes equations are based on the explicit evaluation of the flux jacobian matrices. These equations are solved without a pseudo time in order to improve the robustness and the stability. The second approach is based on a Fourier decomposition on the flow response to the mecanical excitation. The resulting harmonic balance approach reveals a new term compared to the stationary equations due to the spectral derivativ operator. This observation permit us to re-use the steady solver to develop the harmonic balance one. The harmonic balance method is extended the moving mesh configuration, that creates a second supplementary source term in the equations. The two methods are compared and validated with an unsteady non-linear solver and the experimental results obtained on the VM100 transonic wind tunnel facility (KTH). Two excitations mecanism are considered, a perturbated back-pressure created by a rotating elliptical cam and a vibrating bump located on the lower wall of the nozzle. The time necessary to obtain a converged result is divide by three order of magnitude if we use the linearized method and by one order of magnitude for the harmonic balance method
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Cabana, Marie. "Calcul direct acoustique et analyse des mécanismes de génération de bruit des écoulements cisaillés libres." Poitiers, 2008. http://theses.edel.univ-poitiers.fr/theses/2008/Cabana-Marie/2008-Cabana-Marie-These.pdf.
Full textAbstract:
La connaissance des mécanismes physiques responsables de la production sonore par les écoulements turbulents est indispensable pour permettre l’élaboration des techniques de réduction et de contrôle du bruit d’origine aérodynamique. Dans ce travail, nous avons développé une méthodologie d’analyse s’appuyant sur une décomposition du terme source de l’analogie de Lighthill, qui fait apparaître explicitement la dilatation et la vorticité, et sur un filtrage en nombre d’ondes. Associé à des bases de données obtenues par calcul direct acoustique, qui offrent un accès simultané à toutes les quantités dynamiques et acoustiques, cet outil permet d’identifier le rôle acoustique des différents termes. L’application de notre méthodologie à l’analyse des sources acoustiques dans une couche de mélange, permet d’interpréter le rayonnement sonore comme le résultat de subtils déséquilibres spatio-temporels entre les termes. Une nouvelle version du code de calcul direct acoustique a ensuite été développée, afin d’obtenir des bases de données en configuration 3D pour un coût de calcul raisonnable. Nous avons choisi d’implanter des schémas compacts décentrés d’ordre élevé pour la discrétisation spatiale, et de tester leur aptitude au calcul direct acoustique sur un cas test. Les résultats obtenus montrent la capacité de ces schémas à contrôler les oscillations numériques à résolution marginale et soulignent leur robustesse. Deux simulations de jets 3D chaud et froid ont été réalisées, dont nous présentons des résultats dynamiques et acoustiques préliminaires<br>Identifying the mechanisms responsible for the production of sound in free-shear flows is a challenging task due to our poor understanding of the underlying physics, in particular concerning the flow acoustic interactions. A new analysis methodology based on a decomposition of the Lighthill aerodynamic sources term is proposed, aimed at understanding the respective roles of the subsequent subterms and extracting their radiating components using a filtering in wavenumber space. This analysis is performed on a temporal mixing-layer database obtained from a direct computation of sound and the essence of sound production mechanism is found to comprise sublte imbalances which disrupt inherent space-time symmetries between the various subterms. To enable direct computation of sound in three-dimensional configurations and constitute aerodynamic and acoustic databases amenable to this analysis methodology, a specific numerical treatment using high-order upwind compact schemes is developed. Their ability to direct computation of sound is evaluated on the test case of a mixing layer for which a reference solution is available. These schemes have proved their efficiency to damp spurious oscillations and their robustness faced with a marginal resolution or a Reynolds number increase. Thanks to this development, two simulations of a round jet are performed, an isothermal and an anisothermal ones. Preliminary results are presented on both the aerodynamic and acoustic fields, and temperature effects are investigated
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Bailly, Pascal. "Contribution à l'étude de l'interaction turbulence - combustion dans les flammes turbulentes de prémélange à l'aide de modèles du second ordre." Poitiers, 1996. http://www.theses.fr/1996POIT2279.
Full textAbstract:
On considere la modelisation de l'interaction entre turbulence et combustion dans le cas des flammes turbulentes de premelange ou le regime de flammelettes s'applique. Dans ce regime, le processus de combustion est controle majoritairement par le melange turbulent. Dans certaines situations, des effets de diffusion turbulente non-gradient, voire a contre gradient, peuvent apparaitre conduisant a une forte production de turbulence par la flamme. Deux configurations de calculs sont considerees: une flamme turbulente accrochee en aval d'un obstacle et une flamme turbulente stabilisee par une marche descendante. L'interaction combustion-turbulence est modelisee au moyen d'un modele de type bml associe aux equations de bilan pour l'ensemble des flux turbulents. Dans le cas de la flamme stabilisee en aval de l'obstacle, on montre que la diffusion non-gradient joue un role negligeable. En revanche, seul le modele du second ordre pour les tensions de reynolds permet de prendre en compte les proprietes de l'ecoulement isotherme et reactif. Pour la flamme stabilisee par la marche descendante, la diffusion turbulente a contre gradient a travers le front de flamme etant preponderante, on montre que seul le modele du second ordre pour les flux turbulents de masse permet de representer ce phenomene
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Andro, Jean-Yves. "Aérodynamique d'un profil d'aile battante à bas nombre de Reynolds." Poitiers, 2008. http://theses.edel.univ-poitiers.fr/theses/2008/Andro-Jean-Yves/2008-Andro-Jean-Yves-These.pdf.
Full textAbstract:
Les récents progrès des microtechnologies permettent le développement de microdrones d’une envergure inférieure à 15 cm devant assurer des missions d’observation ou d’intervention en milieu risqué. Une approche biomimétique utilisant un système de locomotion par ailes battantes semble notamment prometteuse car elle permettrait une capacité de vol stationnaire et une grande manoeuvrabilité en milieu confiné. Cependant, l’aérodynamique des ailes battantes à bas nombre de Reynolds diffère sensiblement de l’aérodynamique des applications classiques en raison du phénomène de lâcher tourbillonnaire et de la superposition de nombreux mécanismes instationnaires. Dans le cadre de cette thèse, nous avons dans un premier temps étudié le lâcher tourbillonnaire derrière un profil d’aile en caractérisant théoriquement et expérimentalement l’apparition de ce lâcher puis en le simulant numériquement. Des essais en bassin hydrodynamique précisent enfin l’influence des effets 3D et du nombre de Reynolds sur les efforts créés par le lâcher tourbillonnaire. Dans un deuxième temps, nous avons étudié par simulation numérique directe (DNS) les mouvements fondamentaux du vol battu, c'est-à-dire le pilonnement pur et le tangage pur, afin de mettre en évidence les mécanismes instationnaires, de différencier les stratégies du vol battu et de proposer des modèles simplifiés pouvant décrire les efforts instantanés<br>Recent progress made in the domain of microtechnologies allow the design of very small sized Micro Air Vehicles (MAVs), whose wingspan is inferior than 15 cm, suitable for observation or intervention in hazardous environments. A biomimetic approach using flapping wing locomotion seems to be promising because it could allow hovering flight and great manoeuvrability in confined environments. However, flapping wings aerodynamics at low Reynolds numbers differs from classical applications aerodynamics due to the vortex shedding phenomenon and the superimposition of various unsteady mechanisms. In a first time, we have studied the vortex shedding on an airfoil by characterising theoretically and experimentally its apparition and then by simulating it numerically. Experiments in a water tank have finally specified the three dimensional effects and Reynolds number effects on the efforts generated by the vortex shedding. In a second time, thanks to direct numerical simulation (DNS), we have studied the fundamental movements of the flapping flight, i. E. Pure heaving and pitching movements, so as to emphasize the various unsteady mechanisms, to differentiate the various flapping flight strategies and to propose simplified models that could describe instantaneous efforts
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Lorriaux, Etienne. "Etude de méthodes métaheuristiques appliquées à l'optimisation aérodynamique ferroviaire." Valenciennes, 2007. http://ged.univ-valenciennes.fr/nuxeo/site/esupversions/ec593272-c953-4cfa-8769-3eb3b82c3fa7.
Full textAbstract:
L’amélioration de la qualité du transport ferroviaire passe par l’augmentation des vitesses opérationnelles sans altération des niveaux de sécurité et de confort. Dans ces conditions, les aspects aérodynamiques jouent un rôle important et imposent des contraintes de conception parfois contradictoires. Pour y répondre, cette thèse expose les bases d’une méthode globale d’optimisation. Ce travail s’appuie sur la simulation numérique du comportement aérodynamique des rames, nécessitant des moyens de calcul importants. La complexité du domaine de recherche à prospecter impose de recourir à une procédure d’optimisation flexible et performante. L’étude concerne donc les méthodes métaheuristiques, et plus particulièrement l’emploi d’un algorithme génétique couplé à une procédure d’estimation des solutions automatisée. Les méthodes hybrides, consistant à greffer une méthode de recherche locale à l’algorithme général, sont avantageuses mais sont difficiles à mettre en place. Une solution originale est proposée, consistant à intégrer la méthode de recherche locale à l’élaboration d’une génération de l’algorithme génétique. Cette procédure, appelée génération ciblée, combine les qualités de l’algorithme génétique avec la précision de la recherche locale, tout en s’affranchissant de transition entre chaque méthode. Après avoir été validée sur des exemples classiques, la génération ciblée a été appliquée à des profils bidimensionnels représentatifs de formes ferroviaires. Les sensibilités des caractéristiques des algorithmes génétiques et de l’estimateur ont été étudiées. Enfin, une application tridimensionnelle mono-objectif a été réalisée pour démontrer la faisabilité de la méthode<br>Improving the quality of railway transport requires higher operational speeds with equivalent security and comfort levels. Under these conditions aerodynamic effects play an important role and can imply conflicting design constraints. This work lays the basis of a global optimization method. This work is based on numerical simulations of trains aerodynamics, demanding substantial computing resources. The complexity of the search space to be explored imposes the use of a flexible and highly efficient optimization process. The study concerns metaheuristic methods and particularly a genetic algorithm relying on a fully automatic process for the flow simulations. The hybrid method, consisting in using a local search method with the general algorithm, are advantageous but are difficult to set up. An original solution is proposed, consisting in incorporating the simplex method in the generation process of a genetic algorithm. This method, called Targeted Generation Simplex, combines the genetic algorithm advantages with the accuracy of the local search and does not need any transitions between each method. The Targeted Generation Simplex has been first validated on classical examples. Therefore, it has been applied to two dimensional profiles representative of railway shapes. Sensitivity with respect to the genetic algorithm characteristics and to the estimator has been studied. The method has been successfully applied to a three dimensional single objective application to demonstrate its feasibility
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Caruelle, Bastien. "Simulations d'écoulements instationnaires turbulents en aérodynamique : application à la prédiction du phénomène de tremblement." Toulouse, INPT, 2000. http://www.theses.fr/2000INPT017H.
Full textAbstract:
L'objectif de cette étude est de qualifier la capacité des méthodes numériques à réaliser la simulation d'écoulements instationnaires turbulents, dans un contexte dit "d'aérodynamique externe". L'application industrielle visée est la prédiction du phénomène de tremblement en régime transsonique, dont les principales caractéristiques sont tout d'abord rappelées, afin de déterminer les points délicats à traiter d'un point de vue du numérique et de la modélisation. Différents types de modélisation de la turbulence sont alors passés en revue : leurs points forts et leurs faiblesses, exposés relativement aux applications visées, nous ont conduit à utiliser le modèle de Spalart et Allmaras en instationnaire (USA), la "Detached-Eddy Simulation" (DES) et la simulation des grandes échelles (LES). On sélectionne ensuite parmi les méthodes numériques présentes dans le code de calcul celles qui semblent les plus adaptées à traiter les problèmes relatifs à l'aérodynamique instationnaire transsonique. Ceci nous a conduit à implémenter et à valider une condition aux limites de sortie instationnaire subsonique, et à élaborer un schéma de discrétisation spatiale centré d'ordre quatre. Le comportement des modèles USA, DES est alors qualifié sur deux cas "académiques" (couche limite turbulente attachée se développant temporellement, couche limite décollée sous l'influence d'un gradient de pression adverse) en comparaison avec des simulations LES de référence. Des simulations du phénomène de tremblement sont finalement réalisées avec les modèles USA et DES sur des configurations de plus en plus complexes (profil bidimensionnel, tranche d'aile périodique, puis géométrie complète fuselage / voilure), et comparées aux résultats expérimentaux.
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Schall, Eric. "Contribution numérique à l'étude des écoulements dissipatifs externes hypersoniques : effet du couplage chimie-vibration." Aix-Marseille 1, 1995. http://www.theses.fr/1995AIX11047.
Full textAbstract:
L'objectif de ce travail est de simuler numériquement un écoulement d'air hypersonique dissipatif autour d'un profil. Aux très grandes vitesses atteintes, différents phénomènes physiques apparaissent au sein du fluide. Le couplage chimie-vibration ainsi qu'un processus d'ionisation sont pris en compte. Le mélange est alors composé de 7 espèces dans lesquelles n#2 et o#2 sont pris en déséquilibre vibrationnel. Le système d'équation obtenu est résolu en utilisant une méthode implicite d'ordre deux aux différences finies. Plusieurs cas tests sont étudiés pour des nombres de Mach allant de 14,8 a 27. Des comparaisons avec des résultats expérimentaux sont effectuées. Les hypothèses de travail déjà utilisées par plusieurs auteurs, donnent lieu à des comparaisons code a code. A travers une étude des températures et des fractions massiques, les effets des différentes modélisations physiques utilisées sont testées
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Parnaudeau, Philippe. "Etude numérique d'un écoulement cisaillé turbulent complexe à basse vitesse : application à la protection rapprochée." Poitiers, 2004. http://www.theses.fr/2004POIT2311.
Full textAbstract:
Des sillages complexes sont étudiés par Simulations Numériques Directes et aux Grandes Echelles. Afin de tenir compte de l'obstacle, une méthode de forçage a été implantée au sein d'un code de calcul qui utilise des méthodes numériques de haute précision sur un maillage cartésien. Pour modéliser le plus fidèlement possible l'écoulement autour d'un cylindre, la méthode de forçage a subi des modifications. Ainsi à l'aide d'un écoulement miroir, défini au sein de l'obstacle, nous avons amélioré cette méthode. Les SND autour d'un cylindre mettent en évidence ces améliorations. En particulier, nous nous sommes attachés à démontrer l'importance de l'utilisation de schémas de discrétisations spatiales d'ordre élevées dans le cadre de notre étude. L'étude d'un sillage de cylindre pour un nombre de Reynolds de 3900 a permis de valider notre approche dans le cadre des SGE. Enfin une étude préliminaire d'une couche de mélange en interaction avec un sillage est proposée<br>Complex wakes are studied by Direct and Large Eddy Simulations. In order to take account of the obstacle, a method of forcing was established in numerical code which uses numerical methods of high precision on a Cartesian grid. In order to keep accurately best possible in modelling the flow around a cylinder, the method of forcing underwent modifications. Thus using a flow mirror, definite within the obstacle, we improved this method. The DNS around a cylinder highlight at these improvements. In particular, we highlighted the importance of using high order space discretizations schemes within the framework of our study. The study of a wake of cylinder for a Reynolds number of 3900 was used to validate our approach within the framework of the LES. Finally a preliminary study of a mixing layer in interaction with a wake is proposed
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Chauveau, Franck. "Aérodynamique de l'avant-corps d'une Formule 1 : approche numérique." Lille 1, 2002. https://pepite-depot.univ-lille.fr/LIBRE/Th_Num/2002/50376-2002-327-328.pdf.
Full textAbstract:
L'objectif de cette étude est la compréhension de l'aérodynamique de la partie avant d'une Formule 1, comprenant l'aileron avant et la roue. Ces deux éléments vont être tout d'abord étudiés séparément. Compte tenu du peu d'information disponible sur l'écoulement autour d'une roue et de la complexité des phénomènes physiques présents, l'étude de la roue débute par une analyse théorique bidimensionnelle autour de 3 points fondamentaux : la forme du sillage, l'allure des profils de vitesse sur une paroi en mouvement qui révèle l'existence d'une nouvelle instabilité, et enfin le pompage visqueux apparaissant au point de contact entre la roue en rotation et le sol. L'étude de la roue se poursuit de façon tridimensionnelle autour de 3 configurations différentes : une géométrie simplifiée avec des bords droits ou ronds permettant une étude paramétrique, une roue sur laquelle on dispose de résultats expérimentaux et enfin la roue réelle. Les calculs stationnaires sont effectués avec et sans modèle de turbulence (Baldwin-Lomax (BL) et Spalart-Allmaras (SA)). Les résultats font suspecter l'existence de phénomènes instationnaires qui seront approchés par des techniques MILES "Monotonic Integrated Large-Eddy Simulation". L'étude de l'aileron avant débutera par des calculs autour d'une configuration simplifié où seuls subsistent les éléments profilés. La comparaison entre les configurations simplifiées et réelles nous permet de déterminer le rôle de chaque élément constituant un aileron avant. Les phénomènes d'effet de sol et de modélisation du tapis sont également analysés. Les influences de la roue sur l'aileron et de l'aileron sur la roue ont finalement été montrées par des calculs stationnaires turbulents (SA) sur un maillage comprenant les deux éléments en interaction.
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Bournot, Hervé. "Modélisation numérique de la réduction de traînée d'arrière-corps par injection diphasique additionnelle." Aix-Marseille 1, 2004. http://www.theses.fr/2004AIX11058.
Full textAbstract:
Le système de réduction de traînée appelé système "base-bleed" consiste en l'injection d'un gaz dans la zone d'arrière-corps d'engins en vol qui va localement augmenter la pression et permettre un gain de portée. Ce manuscrit présente les travaux qui ont été effectués dans le domaine de la simulation numérique et de la modélisation des écoulements diphasiques réactifs compressibles pour développer un outil permettant la prédiction de la réduction de traînée de culot par effet "base-bleed". Les simulations permettent de décrire correctement les différents régimes d'écoulement qui se mettent en place lorsqu'un écoulement axisymétrique fortement décollé se trouve modifié par la présence d'une injection. Elles contribuent à améliorer la compréhension des mécanismes de transition entre ces régimes, notamment sous l'influence des paramètres débit et température. Enfin, les effets de particules d'aluminium réactives ont été étudiés, celles-ci peuvent améliorer l'efficacité du système.
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Coppens, Fabien. "Simulations numériques sur le développement de la turbulence dans un tourbillon." Toulouse, INPT, 1998. http://www.theses.fr/1998INPT014H.
Full textAbstract:
Les tourbillons constituent des écoulements d'un grand intérêt aussi bien théorique que technologique. Au vu des difficultés rencontrées dans les approches expérimentale et de modélisation, on a employé les outils de simulation numérique directe (DNS) et des grandes échelles (LES) pour étudier les possibilités de développement et le devenir de la turbulence dans les tourbillons, décrits ici par un choix de modèles analytiques. Un résumé des connaissances actuelles sur la stabilité hydrodynamique des écoulements tourbillonnaires a été effectué, qui met en évidence la probable mais non évidente stabilité du tourbillon bidimensionnel, et l'existence d'une infinité de modes propres amplifiés dans le cas du tourbillon tridimensionnel défini par le modèle de Batchelor. Une simulation LES de ce dernier, dans lequel on introduit l'un des modes issus de la stabilité linéaire, a permis de décrire l'amplification d'une turbulence développée. L'évolution de l'instabilité entraîne une rapide résorption du champ de vitesse axiale du tourbillon, sans modification notable de la vitesse tangentielle. Le tourbillon se retrouve alors dans une configuration stable. Une analyse statistique de l'écoulement a été effectuée, qui caractérise l'évolution des corrélations turbulentes, informations utiles pour le développement ultérieur de modèles de turbulence dans les écoulements rotatifs. Une simulation DNS du tourbillon bidimensionnel de Lamb-Oseen soumis à une perturbation aléatoire a confirmé la stabilité de cet écoulement. Il a enfin été possible de simuler l'amorce linéaire du développement de l'instabilité de Widnall. Cette instabilité résulte de l'interaction de deux tourbillons dans les phases finales d'évolution d'un sillage d'avion, et peut contribuer à accélérer sa dispersion.
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Bousquet, Xavier. "Simulation numérique pour la conception des entrées d'air supersoniques." Toulouse, INPT, 1994. http://www.theses.fr/1994INPT141H.
Full textAbstract:
Le but de cette these est de demontrer la possibilite de reproduire a l'aide de la simulation numerique le fonctionnement aerodynamique des entrees d'air supersoniques en vue de la conception et l'optimisation de celles d'un futur avion de transport supersonique. La premiere partie introduit les diverses difficultes decoulant du choix d'une modelisation pour la simulation et des contraintes operationnelles et de performances pour la conception des entrees d'air. Dans la deuxieme partie sont presentees les principales caracteristiques du code de calcul aerodynamique flu3m developpe par l'onera et aerospatiale pour des applications variees: solveur multidomaines volumes finis, schemas decentres, discretisation spatiale au second ordre avec limiteurs de pente, traitement implicite, conditions aux limites. Sont egalement presentes des outils de pre- et post-traitement specifiquement developpes pour repondre aux besoins de la conception. La troisieme partie illustre la faisabilite de la conception numerique sur des geometries bidimensionnelles en modelisation euler. Le code de calcul est valide sur des cas tests theoriques et experimentaux. La caracteristique de fonctionnement d'une entree d'air axisymetrique avec piege a couche limite est reproduite a moins de 0. 1% dans tout le domaine critique. La quatrieme partie reprend ces validations sur des geometries tridimensionnelles dont, en particulier, celle de l'avion concorde. La simulation avec les choix numeriques retenus a permis la conception d'une maquette prefigurant les entrees d'air d'un futur avion de transport supersonique et dont les performances en soufflerie confirment le bien-fonde de la demarche suivie dans cette these
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Reichstadt, Sébastien. "Etude du mélange et de la combustion monophasique dans un statoréacteur de recherche." Pau, 2007. http://www.theses.fr/2007PAUU3040.
Full textAbstract:
Au milieu des années 90, l'ONERA a lancé avec le soutien de la DGA un programme de recherche dénommé Statoréacteur de Recherche. Ces recherches s’appuient sur une expérience de base fortement instrumentée, représentative des configurations géométriques et des écoulements rencontrés dans les statoréacteurs à chambre "tourbillonnaire". Celle-ci doit permettre d’améliorer la modélisation des phénomènes physiques et ainsi de valider les codes d’aérothermochimie destinés à la prévision de fonctionnement tels que le code de l’ONERA : CEDRE. Dans ce cadre, la présente contribution est consacrée plus particulièrement à la configuration statofusée et à l’évaluation des capacités prévisionnelles de la Simulation aux Grandes Échelles. En premier lieu, la démarche a consisté à enrichir la base de données expérimentales en recourant au banc aérodynamique. Nous avons ainsi caractérisé le mélange à froid en mettant en œuvre une méthode de mesure intrusive développée par l'ONERA Toulouse. Des mesures de vitesses et des fluctuations associées par Vélocimétrie par Imagerie de Particules ont permis de compléter la base de données. Dans un second temps, le mélange puis la combustion ont été simulés avec l'approche LES afin d’examiner et de distinguer les différents phénomènes se déroulant dans la chambre. Deux modèles basés sur une hypothèse de mélange imparfait à l’échelle moléculaire ont été employés afin de reproduire les caractéristiques de la combustion dans un statoréacteur. Enfin, un bilan de l'intérêt de chaque méthode numérique permet de conclure cette thèse et d'ouvrir les perspectives pour la simulation numérique future des chambres de combustion subsonique de statoréacteurs<br>Ten years ago, ONERA launched, with the support of the French Ministry of Defense (DGA/SPNuM), a research program named Research Ramjet. These researches rely on a heavily instrumented base experiment representative of the geometric configurations and of the flows encountered inside dump combustors. This experiment is to allow improvement the phenomena modeling that are brought into play inside this propulsion system and therefore validation of the CFD codes dedicated to performance forecast and more specifically ONERA in-house computer code CEDRE. In this framework, the present contribution is more specifically devoted to the ducted rocket configuration and to the evaluation of the ability of Large Eddy Simulations to predict as accurately as possible the properties of the flow. First, the approach consisted in enriching the experimental database using the atmospheric pressure model rig. Thus, we have characterized the non-reactive mixing carrying out an intrusive method to measure the molar fraction of carbon dioxide developed by ONERA Toulouse. Measurements of the velocity and associated fluctuations field using a PIV assembly were achieved to complete the database. Then, the mixing and the combustion flows have been simulated using the LES approach to inspect and discriminate the different phenomena occurring in the combustion chamber. Two models based on an imperfect molecular mixing hypothesis were tested to reproduce the combustion characteristics inside the combustor. Finally, an assessment of the interest of each modeling strategy allows to conclude this thesis and to invite future perspectives for the numerical computation of subsonic ramjet combustion chamber
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Kwon, Eui-Yong. "Contribution à l'étude des interactions entre un jet sonique et un écoulement compressible autour d'une aile." Poitiers, 1999. http://www.theses.fr/1999POIT2348.
Full text
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Noger, Christophe. "Contribution à l'étude des phénomènes aéroacoustiques se développant dans la "baignoire" et autour des pantographes du TGV ; approches expérimentale et numérique des écoulements affleurant une cavité et interactions non-linéaires de sillage entre deux cylindres." Poitiers, 1999. http://www.theses.fr/1999POIT2320.
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Falissard, Fabrice. "Schémas numériques préservant la vorticité en aérodynamique compressible." Phd thesis, Paris, ENSAM, 2006. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00002056.
Full textAbstract:
La réduction de la diffusion numérique des structures tourbillonnaires est un point clé de la simulation de nombreux problèmes de Mécanique des fluides. S'appuyant d'une part sur la notion définie par Morton et Roe de schéma numérique préservant exactement la vorticité pour les équations de l'acoustique et d'autre part sur une forme de schémas basés sur le résidu introduits par Lerat et Corre, cette thèse présente un schéma RBV (Residual Based Vorticity preserving), d'ordre 2 implicite basé sur le résidu qui préserve la vorticité pour les équations de l'acoustique, de l'acoustique avec advection et les équations d'Euler. Le schéma RBV permet d'advecter un tourbillon sur de longues distances avec très peu de diffusion numérique. Il a été formulé en maillage curviligne dans l'approche des volumes finis et, par construction, conserve son ordre de précision et ses propriétés de préservation de la vorticité en maillage irrégulier sans nécessiter de termes correctifs. Le schéma RBV a été appliqué à des calculs d'écoulements stationnaires et instationnaires autour de profil pour les équations d'Euler, puis au cas de l'interaction frontale, subsonique instationnaire, entre un tourbillon de Scully et un profil NACA0012 à incidence nulle pour lequel existent des données expérimentales. Ce problème modèle est représentatif de l'interaction parallèle entre une pale de rotor d'hélicoptère et le tourbillon émis en extrémité d'une pale précédente, qui est à l'origine du bruit BVI ("Blade Vortex Interaction noise") dominant dans le cas du vol de descente basse vitesse de l'hélicoptère. Les résultats obtenus avec le schéma RBV sur ce cas d'interaction pale tourbillon 2D démontrent la capacité de la méthode à simuler des écoulements aérodynamiques réalistes. Des comparaisons avec les solutions de schémas classiques d'ordre 2 montrent l'apport de la méthode proposée.
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Tartousi, Hadi. "Simulation numérique des compresseurs et des turbines automobiles." Phd thesis, Ecole Centrale de Lyon, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00675771.
Full textAbstract:
L'augmentation de la puissance spécifique du moteur pour une quantité d'énergie consommée donnée, ainsi que le couple à bas régime a toujours été l'un des plus grands défis pour les constructeurs automobiles. Ce but peut être atteint en utilisant un turbocompresseur. Un turbocompresseur automobile est un petit organe entraîné par les gaz d'échappement du moteur à travers une turbine radiale qui transfère mécaniquement l'énergie cinétique au compresseur centrifuge. Le compresseur centrifuge délivre de l'air comprimé aux cylindres pour assurer une meilleure combustion. La technologie a atteint un haut niveau de raffinement, et de nombreuses améliorations ont été étudiées et dans certains cas mises en production. Une large gamme de moteurs à combustion interne et de turbocompresseurs sont disponibles, mais seulement une bonne adaptation entre ces deux composants peut produire un moteur suralimenté efficace. Pour mener à bien les calculs qui permettent d'adapter le moteur au turbocompresseur, il est nécessaire d'avoir une représentation exacte de chaque composant du turbocompresseur et une capacité à déterminer le comportement de l'ensemble du système avec tous ses composants. Dans le cadre de ce travail le compresseur et la turbine sont étudiés pour différents points de fonctionnement et à faible régime en utilisant le code CFD elsA développé par l'Onera. Le travail est divisé en deux parties. La première partie est consacrée à l'étude du compresseur centrifuge avec tous ces composants (roue, diffuseur lisse et volute). Une étude détaillée sur le développement des écoulements secondaires et de l'écoulement de jeu est présentée. La performance de la volute et son influence sur la performance globale du compresseur est également étudiée. Les performances globales du compresseur sont comparées aux mesures expérimentales effectuées à l'ECN et montrent un bon accord. La deuxième partie est consacrée sur l'étude de la turbine à géométrie variable. Seuls le distributeur et la roue sont pris en compte dans les simulations. Une analyse détaillée de l'écoulement dans la turbine est présentée pour deux positions d'ailettes à l'aide des simulations stationnaires et instationnaires.
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Moule, Yann. "Modélisation et Simulation de la Combustion dans les Écoulements Rapides. Applications aux Superstatoréacteurs." Phd thesis, Chasseneuil-du-Poitou, Ecole nationale supérieure de mécanique et d'aérotechnique, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/docs/00/80/22/65/PDF/These_MOULE_2013.pdf.
Full textAbstract:
Dans le domaine des systèmes propulsifs, le statoréacteur classique possède de bonnes performances propulsives. Néanmoins, celles-ci se dégradent notablement lorsque les valeurs du nombre de Mach augmentent. Dans le régime hypersonique (au-delà de Mach 6), l'utilisation d'un statoréacteur à combustion supersonique, ou superstatoréacteur, doit permettre de surmonter ces difficultés. La simulation numérique est un des moyens d'étude de la combustion dans ces régimes d'écoulements rapides. Elle doit alors être capable de restituer des effets spécifiques aux écoulements à grand nombre de Mach, pour lesquels les temps caractéristiques chimiques et de mélange aux petites échelles peuvent être du même ordre de grandeur. Ce travail de thèse est consacré à l'amélioration des outils de simulation de la combustion dans les écoulements rapides en prenant en compte les effets de chimie finie et de micro-mélange sur la base d'une approche de réacteur partiellement prémélangé. La modélisation UPaSR ainsi proposée est validée sur la base du calcul d'une flamme jet supersonique. Les simulations numériques correspondantes conduisent à des résultats encourageants qui confirment l'importance, pour ce type de conditions, des effets cinétiques d'une part, et des effets compressibles d'autre part. Enfin, le modèle UPaSR est appliqué à l'analyse d'une configuration plus complexe de superstatoréacteur (RESTM12) étudiée expérimentalement à l'Université du Queensland. Deux méthodes différentes sont utilisées et comparées afin d'obtenir les principaux indices de performance<br>Classical ramjet engines feature high propulsive performances but drastically decreasing for increasing values of the flight Mach number. In the hypersonic regime (above Mach 6), the use of a supersonic combustion ramjet - a. K. A scramjet - may remedy this limitation. Computational fluid dynamics is one of the tools used for the study of such high-speed turbulent reactive flows. It must take into account the specificities of high Mach number reactive flows, which feature chemical reaction time scales with the same order of magnitude as flow time scales. The present study focuses on the improvement of a CFD tool by taking finite-rate chemistry and micro-mixing effects into account within the framework of the partially stirred reactor concept. In a first step of the validation procedure, the UPaSR closure hence proposed is applied to the numerical simulation of supersonic reactive co-flowing jets. The corresponding numerical results proved to be very encouraging, confirming the essential influence of both finite-rate chemical kinetics and compressibility effects for such conditions. Finally, the UPaSR closure is retained to analyse a full-scale scramjet geometry (RESTM12) experimentally studied at the University of Queensland. Two different approaches are applied and compared to evaluate the main performance indices
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Codfert, Valéry. "Modélisation globale d'un système d'essuyage." Lille 1, 1997. http://www.theses.fr/1997LIL10070.
Full textAbstract:
Le but de la thèse est la modélisation et la simulation d'un système d'essuyage complet ainsi que l'explication de son fonctionnement. Une étude systématique de chaque composant a permis, dans un premier temps, de mettre en évidence et de hièrarchiser les élasticités ayant une influence sur le système, puis d'analyser, dans un second temps, les modes de vibration qui en résultent. Un logiciel basé sur un modèle de la lame issu de la RDM et validé par rapport à un code d'éléments finis non linéaire a été réalisé. Le flambage des bielles droites (désalignées ou non) et coudées a été éxaminé. Cette étude a conduit à une optimisation de leur profil. Un algorithme déterminant les pressions linéiques et les déformations de la vertèbre a été proposé. Une étude bibliographique importante a été constituée sur le frottement entre le caoutchouc et le verre précisant le rôle de la composition des matériaux, du temps, de l'humidité, de la vitesse, de la pression d'appui, du comportement viscoélastique, de la découpe de la lame. . . Une étude bibliographique sur le jeu est réalisée. Elle précise notamment l'importance des modes hautes fréquences et le rôle de l'élasticité<br>Des problèmes de couplage entre un système mécanique complexe et un modèle de jeux ont été mis en évidence. Des formules approchées des forces d'impact ont été données. Le rattrapage des jeux s'est avéré être le facteur prédominant dans les expériences et les simulations. Les principaux phénomènes aérodynamiques intervenant sur le système ainsi que des courbes expérimentales sont exposés. Plusieurs phénomènes sont analysés : différence entre le coefficient de frottement réel et apparent, influence des inerties du moteur et des bras-balais, les deux composantes du poids qui travaillent ensemble ou s'opposent au cours du balayage, Les discontinuités dues au rottementT, l'influence du frottement sur la force d'appui, la torsion des bras qui génère des surangles d'attaque, le changement prématuré du sens des forces
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Broca, Olivier. "Influence des caractéristiques aérodynamiques d'un écoulement en conduite sur la réponse d'un débitmètre à ultrasons." Toulouse, ENSAE, 2004. http://www.theses.fr/2004ESAE0003.
Full textAbstract:
Les débitmètres à ultrasons présentent de nombreux avantages par rapport aux technologies concurrentes (diaphragme, turbine,. . . ) dans le domaine gazier notamment. Néanmoins, leur coût d’exploitation et la dégradation de la qualité de mesure du débit en écoulement perturbé limitent leur utilisation. Cette étude expérimentale vise à mieux comprendre l'impact des conditions d'installation de ces débitmètres sur la qualité de la mesure du débit. L’étude de la réponse de ces débitmètres requière une analyse fine de l'écoulement auquel ils sont soumis. Ainsi, diverses perturbations de l'écoulement (rotation de la veine, dissymétrie du champ de vitesse axiale et modification de l’état de surface interne de la conduite) ont été étudiées. L'écoulement complexe obtenu en aval d’un té suivi d’un coude a aussi été caractérisé expérimentalement. Des simulations numériques complètent l'approche expérimentale effectuée. Dans le cadre de ces travaux, un modèle de comportement de ces débitmètres est testé. Ce modèle est basé sur la connaissance du champ aérodynamique le long des trajets acoustiques composant le débitmètre à ultrasons. Les hypothèses nécessaires à l'élaboration du modèle sont discutées. Entre autres, ce modèle nécessite une reconstruction du champ aérodynamique dans le débitmètre. L'impact de cette reconstruction sur la précision du modèle est quantifié grâce à une approche analytique. L'analyse des perturbations élémentaires montre que pour une configuration acoustique donnée, il existe des corrélations entre la perturbation aérodynamique et la réponse du débitmètre. Ces résultats permettent d’envisager une auto correction de la mesure du débit par ultrasons.
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Duprey, Stefan. "Etude mathématique et numérique du rayonnement acoustique d'un turboréacteur." Nancy 1, 2006. https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00145205.
Full textAbstract:
Cette thèse traite du problème industriel de la modélisation et de la simulation numérique du rayonnement acoustique à l’entrée d’air des nacelles d’Airbus. Les hypothèses physiques subséquentes au contexte industriel précis conduisent à un modèle simplifié de propagation acoustique linéaire sur un écoulement porteur potentiel et non-linéaire. La modélisation de la source modale de bruit du moteur se traduit par une condition de bord exprimée par un opérateur Dirichlet-Neumann. L‘existence et l’unicité du problème mathématique général (auquel on a rajouté une condition de Sommerfeld convectée) de la perturbation potentielle et locale autour d’un écoulement uniforme sont démontrées. Un couplage discret alliant le potentiel acoustique (éléments finis de volume) et sa dérivée conormale de bord (éléments finis de frontière) par une équation intégrale est proposé. Le code informatique est validé analytiquement et comparativement. Les résultats originaux prouvent la n´ecessit´e de la prise en compte des non-linéarités de l’écoulement par des différences de plus de 5 décibels en champ lointain. Le positionnement optimal de la surface rayonnante et la possibilité d’adaptation de la méthode multiple rapide rendent ce couplage incontournable. Le modèle simplifié potentiel-linéaire, même si il n’est a priori apte qu’`a traiter l’entrée d’air, trouve toute sa justification en tant que brique d’un code global basé sur la décomposition de domaine. Finalement, soulignons l’avènement d’un élément fini axisymétrique naturel et dune alternative originale de calcul de l´écoulement non-linéaire par une méthode de point fixe<br>This thesis deals with the industrial problem of modelisation and numerical simulation of the acoustic radiation from fan duct air entry. The physical hypothesis subsequent to the industrial framework give way to a simplified model of linear acoustic propagation upon a non linear potential flow. Engine modal noise source modelisation requires acoustic boundary conditions through a Dirichlet-Neumann operator. Existence and uniqueness of the global mathematical problem (a convected Sommerfeld condition is added) of the potential and local perturbation from a uniform flow are prooved. A discrete coupling between the volumic acoustic potential (finite volumic elements) and its elliptic normal derivate (boundary finite element) through an integral equation is exhibed. Computing code is validated analytically and comparatively. Original results are described and prove the necessity to consider the nonlinearity of the flow by differences greater than 5 dBs in the far field acoustic diagrams. Optimal positionning of the radiating surface and the plugability of the fast multipole method make this coupling unmissable. Simplified potential-linear model, even if its range of validity is restricted to the fan duct air entry, gets his whole interest as a brick in a global domain decomposition code. By the way, lets mention the achievement of a natural axisymetric finite element and an alternative method to the calculus of the non linear flow by a fixed point method
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Matéo-Vélez, Jean-Charles. "Modélisation et simulation numérique de la génération de plasma dans les décharges couronnes et de son interaction avec l'aérodynamique." Toulouse, ENSAE, 2006. http://www.theses.fr/2006ESAE0021.
Full textAbstract:
Des études antérieures ont montré la possibilité d’agir sur des écoulements d’air subsoniques par l'intermédiaire d'actionneurs électriques générant le phénomène du vent ionique. Des mesures indiquent des gains de vitesse de quelques mètres par seconde. Ces actionneurs ne nécessitent ni apport supplémentaire de masse, ni pièce mobile et peuvent être utilisés sur une très large gamme de fréquences. Le but de cette thèse est de modéliser et de développer un outil numérique capable de simuler la génération de plasma dans les décharges couronnes et son interaction avec l'aérodynamique. La configuration étudiée est composée de deux électrodes filaires posées ou incrustées sur une plaque diélectrique et portées à de forts potentiels positifs et/ou négatifs. Grâce à un modèle physique et numérique, le développement de la décharge est simulé en géométries pseudo 1D et 2D. Une étude paramétrique poussée montre une interaction forte entre les deux zones de création du gaz ionisé, situées près des électrodes. L'action sur l'aérodynamique s’explique par le transport des particules chargées dû au champ électrique et leur collision avec les molécules neutres de l'écoulement. Un modèle de couplage des phénomènes électriques et aérodynamiques aboutit à la simulation du vent ionique. L'effet des actionneurs obtenu est en accord avec des mesures effectuées en parallèle de cette thèse.
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Leroy, Vincent. "Aérodynamique instationnaire pour l'analyse de la tenue à la mer des éoliennes flottantes." Thesis, Ecole centrale de Nantes, 2018. http://www.theses.fr/2018ECDN0050/document.
Full textAbstract:
La simulation numérique des éoliennes flottantes est essentielle pour le développement des Energies Marines Renouvelables. Les outils de simulation classiquement utilisés supposent un écoulement stationnaire sur les rotors. Ces théories sont généralement assez précises pour calculer les forces aérodynamiques et dimensionner les éoliennes fixes (à terre ou en mer) mais les mouvements de la plateforme d’une éolienne flottante peuvent induire des effets instationnaires conséquents. Ceux-ci peuvent par exemple impacter la force de poussée sur le rotor. Cette thèse de doctorat cherche à comprendre et à quantifier les effets de l’aérodynamique instationnaire sur la tenue à la mer des éoliennes flottantes, dans différentes conditions de fonctionnement. L’étude montre que les forces aérodynamiques instationnaires impactent les mouvements de la plateforme lorsque le rotor est fortement chargé. Les modèles quasi-stationnaires arrivent néanmoins à capturer la dynamique des éoliennes flottantes avec une précision suffisante pour des phases de design amont. Les éoliennes flottantes à axe vertical sont elles aussi étudiées pour des projets offshore puisqu’elles pourraient nécessiter des coûts d’infrastructure réduits. Après avoir étudié l’influence de l’aérodynamique instationnaire sur la tenue à la mer de ces éoliennes, une comparaison est menée entre éoliennes flottantes à axe horizontal et à axe vertical. Cette dernière subit une importante poussée aérodynamique par vents forts, induisant de très grands déplacements et chargements<br>Accurate numerical simulation of thesea keeping of Floating Wind turbines (FWTs) is essential for the development of Marine Renewable Energy. State-of-the-art simulation tools assume a steady flow on the rotor. The accuracy of such models has been proven for bottom-fixed turbines, but has not been demonstrated yet for FWTs with substantial platform motions. This PhD thesis focuses on the impact of unsteady aerodynamics on the seakeeping of FWTs. This study is done by comparing quasi-steady to fully unsteady models with a coupled hydro-aerodynamic simulation tool. It shows that unsteady load shave a substantial effect on the platform motion when the rotor is highly loaded. The choice of a numerical model for example induces differences in tower base bending moments. The study also shows that state of the art quasi-steady aerodynamic models can show rather good accuracy when studying the global motion of the FWTs. Vertical Axis Wind Turbines (VAWTs) could lower infrastructure costs and are hence studied today for offshore wind projects. Unsteady aerodynamics for floating VAWT sand its effects on the sea keeping modelling have been studied during the PhD thesis,leading to similar conclusions than for traditional floating Horizontal Axis Wind Turbines (HAWTs). Those turbines have been compared to HAWTs. The study concludes that, without blade pitch control strategy, VAWTs suffer from very high wind thrust at over-rated wind speeds, leading to excessive displacements and loads. More developments are hence needed to improve the performance of such floating systems
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Atthasit, Anurak. "Étude expérimentale des phénomènes d'interaction dans les jets diphasiques denses au moyen de jets rectilignes monodispersés." École nationale supérieure de l'aéronautique et de l'espace (Toulouse ; 1972-2007), 2003. http://www.theses.fr/2003ESAE0006.
Full textAbstract:
Cette thèse présente une étude du comportement dynamique et thermique des gouttes dans des jets rectilignes monodisperses. Une expérience de base a été mise en place afin de mieux comprendre et de modéliser la force de traînée ainsi que le taux de combustion dans le cas de configurations d'écoulements diphasiques denses présentes dans les chambres de combustion. Des techniques de mesure non intrusives sont utilisées pour mesurer simultanément la taille, la vitesse et la température des gouttes. Des études sur des jets en isotherme, en évaporation et en combustion ont permis d'établir des expressions du coefficient de traînée et du facteur correctif de combustion qui sont à la fois fonction de la distance entre gouttes axiale et de la distance entre gouttes transversale. La simulation numérique d'un écoulement diphasique dans une partie de chambre de combustion de turbomachine montre l'importance de la prise en compte de ces facteurs correctifs sur les trajectoires des gouttes.
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Kapa, Lilla. "Numerical prediction of noise production and propagation." Doctoral thesis, Universite Libre de Bruxelles, 2011. http://hdl.handle.net/2013/ULB-DIPOT:oai:dipot.ulb.ac.be:2013/209828.
Full textAbstract:
Numerical simulation of noise production and propagation is a very complex problem. A methodology fitting for one particular problem can fail for another one. So there are no general guidelines on how to deal with such phenomena. In the present work, noise propagated in non-uniform mean-flow is considered. For most cases, in the propagation field, there is a rather significant region where the mean flow is not uniform, but the sound production is negligible compared to the noise emitted by the source region. In this<p>nearfield, a linear set of propagation equations may be considered (LEE). For such problems, the following simulation methodology is proposed:<p>1. Incompressible/compressible LES simulation in the source region.<p>2. Linearized Euler Equations to propagate the noise through the nonlinear mean flow.<p>3. Kirchhoff method in the farfield, if necessary.<p>This thesis deals with the second item of this system (LEE), including interfacing with the other two steps.<br>Doctorat en Sciences de l'ingénieur<br>info:eu-repo/semantics/nonPublished
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Detandt, Yves. "Numerical simulation of aerodynamic noise in low Mach number flows." Doctoral thesis, Universite Libre de Bruxelles, 2007. http://hdl.handle.net/2013/ULB-DIPOT:oai:dipot.ulb.ac.be:2013/210675.
Full textAbstract:
The evaluation of the noise produced by flows has reached a high level of importance in the past years. The physics surrounding flow-induced noise is quite complex and sensitive to various flow conditions like temperature, shape. Empirical models were built in the past for some special geometries but they cannot be used in a general case for a shape optimization for instance. Experimental aeroacoustic facilities represent the main tool for acoustic analyses of flow fields, but are quite expensive because extreme care must be exercised not to introduce acoustic perturbations in the flow (silent facilities). These tools allow a good analysis of the physical phenomena responsible for noise generation in the flow by a comparison of the noise sources and the flow characteristics (pressure, turbulence,). Nevertheless, the identification and location of noise sources to compare with flow structures requires quite complex methods.<p><p>The numerical approach complements the experimental one in the sense that the flow characteristics are deeply analyzed where experiments suggest noise production. For the numerical approach, the turbulence modeling is quite important. In the past, some models were appreciated for their good prediction of some aerodynamic parameters as lift and drag for instance. The challenge is now to tune these models for a correct prediction of the noise sources. In the low subsonic range, the flow field is completely decoupled from acoustics, and noise sources can be computed from a purely hydrodynamic simulation before this information is transferred to an acoustical solver which will compute the acoustic field at the listener position. This post processing of the aerodynamic results is not obvious since it can introduce non-physical noise into the solution.<p><p>This project considers the aspect of noise generation in turbulent jets and especially the noise generated by vortex pairing, as it occurs for instance in jet flows. The axisymmetric version of the flow solver SFELES has been part of this PhD research, and numerical results obtained on the jet are similar to the experimental values. Analyses performed on the numerical results are interesting to go to complete turbulence modeling for aeroacoustics since vortex pairing is one of the basic acoustical processes in vortex dynamics.<p><p>Currently, a standard static Smagorinski model is used for turbulence modeling. However, this model has well known limitations, and its influence on the noise sources extracted from the flow field is not very clear. For this reason, it is planned to adopt a dynamic procedure in which the subgrid scale model automatically adapts to the flow. We planned also to perform simulations with the variational multiscale approach to better simulate the different interactions between large and unresolved scales. The commercial software ACTRAN distributed by Free Field Technologies is used for the computation of sound propagation inside the acoustic domain.<br>Doctorat en Sciences de l'ingénieur<br>info:eu-repo/semantics/nonPublished
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Bouhadji, Abdelatif. "Analyse physique par simulation numérique de phénomènes de transition bi- et tridimensionnels dans l'écoulement compressible, visqueux autour d'une aile d'avion." Toulouse, INPT, 1998. http://www.theses.fr/1998INPT026H.
Full textAbstract:
Le but de cette thèse est d'analyser, par simulation numérique des équations de Navier-Stokes, des écoulements autour d'un profil d'aile et d'aile, d'un fluide visqueux dans des régimes principalement transsoniques instationnaires. Pour des nombres de Mach compris entre 0. 2 et 0. 98 et un nombre de Reynolds fixe à 10 puissance 4, des étapes de changements successifs ont pu être identifiées. L'écoulement passe d'un état stationnaire et symétrique vers un état instationnaire en développant une instabilité de type Von Kàrmàn et une instabilité de basse fréquence. Pour des nombres de Mach suffisamment importants, de fortes interactions choc-vortex sont mises en évidence. Parallèlement a cette étude, l'influence du nombre de Reynolds dans la gamme (500-10 puissance 4) pour un nombre de Mach égal a 0. 85 est quantifiée. L'écoulement reste stationnaire jusqu'au nombre de Reynolds égal a 2200. Au-delà, une instabilité de type Von Kàrmàn est présente. En dernière partie, l'étude d'un écoulement transsonique autour d'une aile d'envergure infinie, est effectuée. L'analyse de cet écoulement fournit la naissance de fluctuations de la troisième composante de vitesse w le long de l'envergure, conduisant ainsi, a la perte du caractère bidimensionnel et a la formation de structures tourbillonnaires longitudinales. Les fluctuations de w montrent clairement la présence d'une instabilité secondaire inhérente au caractère tridimensionnel de l'écoulement.
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Bochud, Pascal. "Résolution spatiale non uniforme dans une méthode vortex et optimisation d'un concept de turbine à aile oscillante." Thesis, Université Laval, 2008. http://www.theses.ulaval.ca/2008/25597/25597.pdf.
Full text
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Ruan, Jiangheng Loïc. "Large eddy simulation of supersonic combustion in cavity-based scramjets." Thesis, Normandie, 2019. http://www.theses.fr/2019NORMIR14.
Full textAbstract:
Les dernières décennies ont été marquées par la course aux technologies hypersoniques. Voler à une vitesse hypersonique pourrait être possible avec les superstatoréacteurs. Mais le principal problème de ce moteur est le court temps de résidence du combustible dans la chambre de combustion, qui est de l'ordre de la milliseconde, rendant le mélange et la combustion difficile. L'ajout d'une cavité dans les superstatoréacteurs pourrait palier à ce problème grâce aux zones de recirculation de la cavité qui emprisonnent les gaz brulés, et permettent ainsi de rallumer continuellement le combustible. Grâce à l'essor de l'informatique, une simulation aux grandes échelles d'un telle configuration devient possible de nos jours. Les objectives de la thèse sont dans un premier temps d'évaluer la capacité d'une simulation aux grandes échelles à prédire des écoulements compressibles réactifs, et dans un second temps, de comprendre les phénomènes propres aux superstatoréacteurs à cavité<br>The last decades have been marked by great progress in hypersonic technologies. The scramjet seems to be able to cope with these hypersonic speeds even today. The main problem to overcome is the short residence time of the fuel in the combustion chamber. This time being of the order of a millisecond, mixing and combustion cannot operate efficiently making the flameholding a challenging task. The cavity-based scramjets have been considered as a promising solution because the recirculation of the combustion gases inside of it makes it possible to ignite the reaction mixture continuously. Due to the increase in high performance computing, the use of Large-Eddy Simulation for supersonic combustion is now becoming relevant. The objectives of the present study are twofold: first, assess the ability of the LES technique to predict compressible multi-species reacting flows; and second, provide some fundamental aspects of cavity-based scramjet
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Stoukov, Alexei. "Etude numérique de la couche de mélange réactive supersonique." Rouen, 1996. http://www.theses.fr/1996ROUES013.
Full textAbstract:
L'objet de ce travail concerne l'analyse et la simulation numérique de la couche de mélange supersonique réactive instationnaire. Le premier chapitre présente le contexte général de l'étude et les problèmes spécifiques abordés. Le modèle physico-chimique comprenant les équations de Navier-Stokes et la cinétique chimique complexe est présenté dans la suite. Le troisième chapitre consiste en une étude comparative de différents schémas numériques de résolution des problèmes de type hyperbolique et présente une validation du code numérique développé autour du schéma TVD Upwind de Harten-Yee. Le traitement numérique des conditions aux limites et plus particulièrement des conditions de non-réflexion est présenté dans le chapitre suivant. Le reste de ce mémoire est consacré à l'interprétation de résultats de calculs de couches de mélange air-hydrogène (dans un premier temps inertes, puis réactives). Dans ce chapitre, une attention particulière a été portée sur l'étude phénoménologique du processus de mélange conditionné par les structures à grandes échelles. Par la suite les problèmes liés à l'interaction de ces structures avec onde de choc oblique sont abordés ; l'influence de ces structures sur le processus d'auto-allumage et sur la flamme qui en résulte est finalement analysée.
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Devaux, Nicolas. "Modélisation des tensions de Reynolds : application au calcul de l'écoulement autour d'automobiles." Poitiers, 1996. http://www.theses.fr/1996POIT2296.
Full textAbstract:
Le but de cette these est de simuler a l'aide d'un code de calcul les ecoulements tridimensionnels, incompressibles et turbulents autour de vehicules automobiles. La technique utilisee est celle des elements finis. Nous traitons la turbulence par une approche statistique classique en resolvant les equations completes de navier-stokes moyennees. Nous nous sommes interesses au modele a une equation de wolfstein, utilisable jusqu'aux parois solides. Ensuite, nous nous sommes interesses au modele k-epsilon avec une loi de paroi. Enfin, nous avons etudie assez precisement un modele assez frequemment utilise, dit modele algebrique des tensions de reynolds. Celui-ci est analogue aux modeles differentiels des tensions de reynolds mais les equations differentielles sont remplacees par des equations algebriques. Notre etude montre que le modele algebrique des tensions de reynolds donne une solution unique dans un ensemble facilement identifiable (proche d'une turbulence isotrope) pour des ecoulements avec de faibles gradients de vitesse mais qu'en general plusieurs solutions existent pour un gradient de vitesse quelconque. Apres application a divers cas-tests, les differents modeles ont ete utilises pour calculer l'ecoulement autour d'un vehicule automobile
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Kozuch, Ludovic. "Etude de l'écoulement dans une turbomachine axiale transsonique en présence ou non d'une distorsion amont : Validation d'un outil de simulation et analyse instationnaire." Ecully, Ecole centrale de Lyon, 2002. http://bibli.ec-lyon.fr/exl-doc/TH_T1890_lkozuch.pdf.
Full textAbstract:
L'objectif de ce travail est l'étude numérique de l'effet d'une distorsion de l'écoulement amont sur l'écoulement transsonique dans une turbomachine axiale. Cette étude a été réalisée avec le solveur NSMB, qui a nécessité certaines adaptations pour les écoulements dans les turbomachines. Le principal développement concerne l'introduction d'une hypothèse de périodicité spatio-temporelle permettant, pour des calculs instationnaires, de restreindre le domaine de calcul à un unique canal interaube de la machine. L'écoulement stationnaire a été en premier lieu analysé, à l'aide de simulations bidimensionnelles non visqueuses, bidimensionnelles visqueuses et tridimensionnelles visqueuses. Puis le cas instationnaire de l'écoulement en présence de la distorsion, imposée par le biais de la condition aux limites d'entrée sous la forme d'un déficit de pression totale, a été étudié. Pour cette étude, le cas retenu est un cas bidimensionnel et non visqueux. Une méthodologie d'analyse a été mise en place pour l'analyse du calcul instationnaire. Il se dégage de cette analyse que la distorsion ne modifie pas le point de fonctionnement auquel opère la machine, mais qu'elle provoque une fluctuation non négligeable de la structure d'ondes de choc. De plus, grâce à une double décomposition de l'écoulement instationnaire en série de Fourier (selon la variable circonférentielle et le temps), cette analyse a permis notamment d'identifier des modes acoustiques tournants propagatifs en aval du rotor, les autres modes étant évanescents. Cette décomposition a également permis de quantifier de manière modale l'atténuation de la distorsion de pression totale à travers le rotor de soufflante. Les résultats obtenus suggèrent que cette atténuation est fortement liée au déplacement de l'onde de choc<br>The aim of this study is the numerical study of the effects of distorted inlet flow conditions upon the transsonic flow through an axial turbomachine. This study has been carried out with the NSMB solver, which has been adapted for turbomachinery flow simulations. The main development is the introduction of a spatio-temporal hypothesis allowing to reduce the computational domain to a single blade-to-blade passage for unsteady flows. First, we have investigated the steady flow, with two-dimensionnal inviscid, two-dimensionnal viscous, and three-dimensionnal viscous simulations. Then, the unsteady case with inlet distortion has been considered. The inlet distortion, prescribed by the mean of the upstream boundary condition, is modeled by a gaussian deficit of the total pressure. In this last part of the work we consider the two-dimensionnal inviscid case. A methodology for the unsteady analysis has been set up. A first conclusion drawn from this analysis is that the distorsion does not modify the operating point, but it generates non negligible fluctuations in the shock waves structure. Moreover, the use of a double Fourier expansion, both in time and in circumferential direction, allowed us to identify turning acoustic modes propagating downstream the rotor, the other modes being evanescent. This expansion allowed us to quantify in a modal way the attenuation of the total pressure distorsion through the rotor of the fan. The obtained results suggest that this attenuation is strongly linked to the movement of the shock wave
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Pham, Chi-Tuân. "Linéarisation du flux visqueux des équations de navier-stokes et de modèles de turbulence pour l'optimisation aérodynamique en turbomachines." Phd thesis, Paris, ENSAM, 2006. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00002058.
Full textAbstract:
Le calcul de gradients de fonctions aérodynamiques par rapport à des paramètres géométriques de la forme solide est une sous-discipline de la simulation numérique en mécanique des fluides. Cette dérivation par rapport à deux variables dépendantes, le champ aérodynamique et le maillage, liés par les équations discrètes de la mécanique des fluides, nécessite l'inversion d'un système linéaire dont la matrice est la matrice jacobienne des équations de la mécanique des fluides discrétisées par rapport au champ aérodynamique (méthode de l'équation linéarisée) ou la transposée de cette matrice jacobienne (méthode adjointe). La précision du calcul de cette matrice jacobienne fait débat lorsque les équations de la mécanique des fluides sont modélisées avec l'approche RANS. L'objectif de cette thèse est de déterminer le degré d'exactitude de la linéarisation d'un flux visqueux discret et des équations discrètes de certains modèles de turbulence, nécessaire à l'obtention de gradients précis de fonctions métiers des concepteurs de turbomachines par rapport à des paramètres géométriques d'une aube. L'écriture de linéarisations approchées du flux visqueux (avec ou sans approche dite de "couche mince") et de deux modèles de turbulence (modèle algébrique de Michel et al. et modèle à deux équations de transport k-e de Launder-Sharma) est détaillée. Pour le modèle de Michel et al., plusieurs approximations pour la linéarisation des équations du modèle ont été testées et comparées. Des résultats (valeurs de gradients de fonctions aérodynamiques, sensibilités d'écoulement pour la méthode linéarisée) sont présentés pour la tuyère de Déléry dite C, l'aile ONERA M6 et deux configurations d'aube isolée de turbine. Des recommandations sont formulées pour le calcul de gradients pour des configurations de machine tournante avec modélisation RANS.
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Debiez, Christophe. "Approximation et linéarisation d'écoulements aérodynamiques instationnaires." Nice, 1996. http://www.theses.fr/1996NICE5019.
Full textAbstract:
Le travail présenté a pour objet la simulation d'écoulements aérodynamiques instationnaires. Deux aspects ont été abordés : la linéarisation des équations d'Euler et les écoulements instationnaires à faible dissipation. Dans le premier point, on cherche à mettre en évidence les simplifications possibles pouvant résulter de l'utilisation en aéroélasticité de la linéarisation par Hadamard des équations d'Euler instationnaires. En effet, les méthodes actuelles utilisées en aéroélasticité utilisent des domaines déformables et présentent des problèmes de cout. L’objectif de cette étude est de déterminer le domaine de validité de l'approche linéarisée et d'évaluer le gain en cout de calcul réalisé par rapport aux méthodes non linéaires. La linéarisation proposée repose sur une formule d'Hadamard discrète obtenue par différences divisées des équations d’Euler discrètes. Le deuxième point s'intéresse à l'approximation spatiale. Les schémas numériques MEV (mixed-element-volume) MUSCL considérés sont encore trop souvent dissipatifs pour envisager des calculs complexes précis. Le but de l'étude est de chercher à réduire les termes de dissipation et de construire une version de MUSCL a faible viscosité numérique. Le principe utilise est de n'introduire que des viscosités du 6#e#m#e ordre dans la reconstruction. Informatiquement, il s'agit de l'extension de la méthode MUSCL en triangles amont/aval en utilisant des gradients hermitiens. Des versions non oscillatoires de ces schémas ont aussi été mises au point et reposent sur la théorie LED de Jameson. Enfin, différentes techniques ont aussi été introduites pour tenter de réduire la viscosité transverse de ces schémas, en particulier dans le cas des maillages étirés. La démarche a consisté à adapter les schémas étroits au cas des volumes finis en modifiant la forme des cellules de contrôle
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Mikart, Maëva. "Capture, par mousse aqueuse, de particules micrométriques dispersées par explosif. Étude expérimentale et numérique Analyse de la projection de particules en milieu diphasique." Thesis, Chasseneuil-du-Poitou, Ecole nationale supérieure de mécanique et d'aérotechnique, 2019. http://www.theses.fr/2019ESMA0022.
Full textAbstract:
Dans un contexte de protection des biens et des personnes, le CEA DAM s’intéresse aux mousses aqueuses pour leur capacité à confiner une détonation. L’objectif est, d’une part, d’atténuer les effets de souffle liés à la détonation d’un engin explosif et, d’autre part, de capturer les particules solides micrométriques potentiellement nocives, pouvant être émises.Les mousses aqueuses sont des milieux diphasiques, assemblages de bulles de gaz, encapsulées dans une matrice de films liquides et d’arêtes, appelées Bords de Plateau et de nœuds. On s’intéresse aux mousses dites sèches, c’est-à-dire ayant une fraction volumique de la phase liquide inférieure à 5 %. L’objectif de cette thèse est de comprendre les phénomènes sous-jacents à la seconde problématique, par la réalisation de campagnes expérimentales, et de développer un outil numérique permettant de les simuler. Les travaux de thèse réalisés se décomposent en deux grandes parties. La première concerne la dispersion et le ralentissement de particules micrométriques,mises en vitesse par impulsion mécanique, dans une mousse intègre. Dans un premier temps, un modèle numérique de ralentissement de particules micrométriques dans ce milieu a été développé. Dans un second temps, des campagnes expérimentales menées, l’une en tube à choc dans les locaux du CEA, et l’autre, en canon électrique à plasma à l’Institut Pprime, ont mis en évidence le caractère atténuateur de la mousse, en termes de dispersion de particules, et ont conduit à la formulation de lois de traînée dans ce milieu. La seconde partie s’intéresse à la capture, par la mousse aqueuse, de particules micrométriques dispersées par explosif. Deux campagnes ont été réalisées à cet effet, au CEA/Gramat, afin de quantifier le taux de particules capturées par un confinement de mousse. Ainsi, une étude paramétrique a été réalisée en fonction de lamasse de la charge explosive, de celle des particules, de la granulométrie des particules et de la taille du confinement aqueux.Ces résultats attestent de l’efficacité de ce milieu diphasique dans la capture de particules micrométriques. La comparaison de ces résultats expérimentaux avec ceux issus d’un code eulérien multiphasique bidimensionnel, développé en parallèle, a permis de s’assurer de l’aptitude de ce dernier à prédire, non seulement la phénoménologie des ondes de souffle en présence de particules, mais également la dispersion et la capture de ces particules par mousse aqueuse<br>In order to improve the protection of goods and persons, the CEA (The French Alternative Energies and Atomic Energy Commission) is interested in aqueous foams for their ability to mitigate a detonation. The objectives are, on one hand, to mitigate the blast effects related to the detonation of an explosive device and, on the other hand, to capture the potentially harmful micrometric solid particles that can be emitted. Aqueous foam is a two-phase medium, assemblies of gas bubbles, encapsulated in a matrix of liquid films and nodes, called Plateau Edges. We are interested in so-called dry foams, i.e. with a volume fraction of liquid phase less than 5 %.The aim of this thesis is to understand the phenomena underlying the second problem, by carrying out experimental campaigns, and to develop a numerical tool to simulate them. The thesis work is divided into two main parts. The first concerns the dispersion and the slowing down, in intact foam, of micrometric particles dispersed by mechanical impulse. First,a numerical model of slowing of micrometric particles in this medium has been developed. In a second time, experimental campaigns carried out, one in a shock tube at a CEAs facility, and the other, in an electric plasma gun at the Pprime Institute, highlighted the attenuator character of the foam, in terms of particle dispersion. They are also used to formulate drag laws in this medium. The second part deals with the capture, by the aqueous foam, of micrometric particles dispersed by explosive. Two campaigns were conducted for this purpose, at CEA / Gramat, to quantify the rate of particles captured by a foam confinement. Thus, a parametric study was carried with various explosive charge masses, particles masses, particle sizes and aqueous confinement sizes. These results attest to the efficiency of this two-phase medium in the capture of micrometric particles. The comparison of these experimental results with those resulting from a two-dimensional multiphasic Eulerian code, developed in parallel, made it possible to ascertain the aptitude of this code to predict, not only the phenomenology of the blast waves in the presence of particles, but also the dispersion and the capture of these particles by aqueous foam
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Favier, Benjamin. "Modélisation et simulations en turbulence homogène anisotrope : effets de rotation et magnétohydrodynamique." Thesis, Ecully, Ecole centrale de Lyon, 2009. http://www.theses.fr/2009ECDL0020/document.
Full textAbstract:
Cette thèse s’intéresse à la turbulence incompressible homogène et anisotrope, et plus particulièrement à l’effet d’une rotation solide et d’un champ magnétique uniforme et stationnaire. En plus des simulations numériques directes (DNS), nous présentons également un modèle synthétique de turbulence (Kinematic Simulation ou KS) construit à partir d’une superposition de modes de Fourier, et au sein duquel la dynamique linéaire (basée sur la Rapid Distorsion Theory) peut être incluse. Dans un premier temps, l’effet de la rotation solide est étudié avec un effort particulier porté sur les corrélations en deux-temps. Une comparaison entre DNS et KS est proposée dans le cas isotrope comme dans le cas en rotation. Dans le contexte aéroacoustique, on montre dans quelle mesure la rotation modifie l’émission acoustique d’une turbulence homogène. L’effet d’un champ magnétique est ensuite considéré et l’anisotropie de l’écoulement est étudiée en fonction du nombre de Reynolds magnétique. Il est montré dans quelle mesure la turbulence magnétohydrodynamique quasi-statique est similaire à la turbulence “deux-dimensions trois-composantes” du fait de la dissipation Joule anisotrope et comment l’écoulement restaure son isotropie lorsque le nombre de Reynolds magnétique croît. Enfin, l’effet couplé d’une rotation et d’un champ magnétique est considéré. Les propriétés énergétiques ainsi que l’anisotropie sont étudiés et une étude paramétrique en fonction du nombre d’Elsasser est proposée<br>This thesis focuses on incompressible homogeneous anisotropic turbulence, with a particuliar interest on the effect of a solid-body rotation and a uniform steady magnetic field. In addition to Direct Numerical Simulations (DNS), we also propose a stochastic model of anisotropic turbulence (Kinematic Simulation or KS) based on a superposition of Fourier modes, in which linear dynamics (based on Rapid Distorsion Theory) is included. First, the effect of a solid body rotation is studied and we focus on two-time velocity correlations. Comparisons between KS and DNS are presented in the isotropic and rotating cases. We then apply these results to aeroacoutics and show how the rotation modifies the acoustic emission of homogeneous turbulence. Secondly, we focus on the effect of an imposed magnetic field and we describe the anisotropy of the flow in function of the magnetic Reynolds number. The quasi-static magnetohydrodynamic turbulence is very similar to the so-called 2D-3C turbulence due to anisotropic Joule dissipation and we show how the isotropy is restored as the magnetic Reynolds numbers increases. Finally, we consider the coupled effect of rotation and magnetic field. Energetic properties and anisotropy are studied and a dependance of the results on the Elsasser number is also proposed
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Ruiz, Tony. "Analyse de l'interaction entre un sillage tridimensionnel et une paroi – Détection de structures cohérentes responsables de fluctuations de pression pariétale." Phd thesis, Chasseneuil-du-Poitou, Ecole nationale supérieure de mécanique et d'aéronautique, 2009. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00461293.
Full textAbstract:
En aérodynamique automobile, les écoulements sont caractérisés par des structures fortement décollées, tridimensionnelles et instationnaires qui sont à l'origine de la trainée du véhicule et de la génération de bruit. Une configuration modèle générique de cette aérodynamique a été proposée. On étudie de manière expérimentale l'interaction du sillage tridimensionnel d'un disque de diamètre D placé à une distance H d'une paroi. Sur la base de cet écoulement, l'objectif est de développer une analyse instationnaire des structures de l'écoulement et de leur couplage avec la pression fluctuante. On a mis en oeuvre pour cela des moyens d'essais modernes tels que la mesure synchronisée pression/vitesse ou la mesure HS-PIV (High Speed - PIV) et développé des moyens d'analyse (analyse corrélatoire, outils lagrangien FTLE, moyenne conditionnelle et estimation stochastique). Pour H/D=0.75, le battement du sillage associé au lâcher tourbillonnaire est mis en évidence. Les moyennes de phase, déterminées à l'aide d'une analyse POD du signal de pression, associent le déplacement vertical du sillage au lâcher de structures cohérentes dans le plan de symétrie. L'utilisation de l'estimation stochastique de type spatio-temporelle, dont la supériorité par rapport à l'approche spatiale a été démontrée, a permis de montrer que les structures cohérentes sont reliées de manière linéaire aux fluctuations de pression. Pour H/D=0.3, l'interaction du sillage du disque avec la paroi a considérablement changé. Dans la zone proche du point de décollement, il a été montré à l'aide de l'outil lagrangien FTLE que la fréquence dominante de 30Hz sur les DSP de pression est associée aux fluctuations du point de décollement.
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Jin, Xin. "Construction d'une chaîne d'outils numériques pour la conception aérodynamique de pales d'éoliennes." Thesis, Bordeaux, 2014. http://www.theses.fr/2014BORD0099/document.
Full textAbstract:
Ce mémoire présente les travaux réalisés en aérodynamique afin de pouvoir disposer d’une chaîne de conception complète nécessaire au traitement des différentes problématiques sur les pales éoliennes, qui ne peuvent être pris en compte à l’aide d’une méthode unique. Afin de pouvoir faire de l’optimisation de pales en fonction de différents critères, un outil numérique simplifié (VALDAG) a été développé. Le module de simulation utilise la méthode du Disque Actif Généralisé, qui s’appuie sur la résolution des équations Navier-Stokes, complété par des corrections empiriques. Il respecte un compromis entre la précision et le coût de calcul. Cet outil pour lequel une interface web a été développée pour le rendre adapté à des travaux d’ingénierie est susceptible de se calibrer automatiquement sur une nouvelle géométrie de pale grâce à la méthode Nelder-Mead Simplex. On peut ensuite réaliser une optimisation de la performance de la pale en modifiant cette géométrie, et générer les fichiers 3D qui serviront d’entrée à la simulation 3D et de visualisation des optimisations de forme. Ces designs optimisés sont ensuite validés par des simulations DNS à l’aide de l’outil NaSCar 3D développé à l’INRIA. Cet outil résout des équations Navier-Stokes sur un maillage cartésien 3D et prend en compte des obstacles immergés via la fonction Level-Set et la pénalisation. Après des adaptations sur le traitement de la géométrie de pales, un compromis de configuration CFD est trouvé pour simuler un rotor éolien. En conclusion, ce paquet d’outils VALDAG est peu coûteux, facile à utiliser et efficace. En associant VALDAG aux simulations 3D, une chaîne de conception est complétée<br>This Ph.D. thesis presents some research work on aerodynamics of wind turbine blades, in order to dispose a conception chain necessary for different problems, which cannot be treated by one unique method. A simplified numerical toolkit (VALDAG) has been developed to optimize the performance of blades in different creteria. The simulation module use the Generalized Actuator Disc model, which relies on the solution of Navier-Stokes equations and completed with empiric corrections. This tool respects a reasonable compromise between model complexity and computational reliability. An automatic calibration mechanism was implemented using the Nelder-Mead Simplex algorithm. A web users interface (WUI) is also available to adapt VALDAG for industrial engineers. Optimization is then carried on by modifying the blades’ geometry parameters and the designs optimized is stocked in files which can be used for 3D simulation and/or visualization. The blade designed with VALDAG are then simulated by a 3D numerical tool to validate previous predictions. This 3D tool called NaSCar 3D is developed in INRIA and resolve Navier-Stokes equations on to a cartesian mesh, in which the immersed obstacles are considered with the Level-Set function and the penalization method. After some necessary adaptation for the treatment of blades’ geometry, a compromise on CFD configuration is found to simulate a wind turbine rotor. To conclude, this design toolkit VALDAG is low time-costly, user-friendly and efficient. Associated with 3D simulations, a conception chain has been established