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Dissertations / Theses on the topic 'Simulation Numérique Tridimensionnel'
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1
Surdon, Gilles. "Simulation numérique du forgeage tridimensionnel à chaud." Paris, ENMP, 1986. http://www.theses.fr/1986ENMP0007.
Full textAbstract:
Etude d'un logiciel d'éléments finis en grandes déformations avec frottement pour un matériau viscoplastique permettant une simulation de l'écoulement complexe du matériau en forgeage à chaud tridimensionnel
2
Leclerc, Christophe. "Simulation numérique de l'écoulement tridimensionnel turbulent dans un parc éolien." Thesis, National Library of Canada = Bibliothèque nationale du Canada, 1998. http://www.collectionscanada.ca/obj/s4/f2/dsk2/tape17/PQDD_0033/MQ38690.pdf.
Full text
3
Ha, Manh Hung. "Modélisation des architectures à renforcement tridimensionnel dans les structures composites." Phd thesis, Université de Technologie de Compiègne, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00975259.
Full textAbstract:
Ces travaux se placent dans le cadre de l'étude des propriétés mécaniques des architectures à renforcement tridimensionnel dans les structures composites. Nous proposons une approche permettant de caractériser les propriétés mécaniques de structures composites Interlock et en particulier de résoudre les problèmes liés à la création de ces géométries complexes et leur discrétisation.Une des difficultés des approches méso-macro réside dans la manière de reproduire de façon fidèle la géométrie de ces architectures aux formes très complexes et d'obtenir en particulier un Volume Elémentaire Représentatif (VER) duquel on peut déduire par calcul éléments finis les propriétés mécaniques par homogénéisation. Cette pluralité des formes engendre des difficultés de mise en œuvre essentiellement géométriques et des difficultés de maillage bien connues : interpénétration et contact des mèches, maillage de fines couches de résines aux interfaces, détermination en tout point de l'orientation des fibres. Nous proposons une approche qui consiste à créer un modèle géométrique des mèches limitant ou contrôlant les intersections et les contacts, à définir un VER périodique et à mailler ce VER en tétraèdres avec des maillages conformes aux interfaces. Une fois le modèle maillé obtenu et les conditions de périodicités définies, les propriétés mécaniques effectives sont obtenues par homogénéisation. Les calculs par éléments finis sont réalisés avec le logiciel ABAQUS. Les tissages complexes ont été traités automatiquement avec cette technique. Les résultats sont confrontés à ceux d'autres modélisations, issus de la littérature et de l'expérience.
4
Erawan, Dadang. "Contribution à la simulation numérique des nappes tourbillonnaires en description Lagrangienne." Poitiers, 1995. http://www.theses.fr/1995POIT2278.
Full textAbstract:
Ce travail est relatif a la simulation numerique d'ecoulements tridimensionnels instationnaires autour de voilures (minces ou epaisses), avec comme hypotheses restrictives: ecoulement incompressible et peu diffusif. De tels ecoulements sont generalement caracterises par un champ de vorticites concentre dans une zone de faible epaisseur (nappe). Nous avons en premier lieu rappele une methode lagrangienne dont le principe consiste a substituer au champ de vorticite une repartition spatiale discrete de particules portant une intensite tourbillonnaire. Cette methode, appelee methode particulaire, a ete introduite dans le cadre d'ecoulement non diffusif. Il nous est apparu que son extension au cas diffusif pose certains problemes aussi bien sur le plan conceptuel que sur le plan technique, notamment en presence de parois solides. Nous nous sommes alors places dans le cadre de grands nombres de reynolds. Sous cette hypothese, il nous a semble plus coherent de formuler la methode particulaire a partir d'une modelisation surfacique de la nappe tourbillonnaire. Pour cela, nous avons utilise une representation parametrique de la surface de glissement (modele de la nappe). Dans un ecoulement autour de voilures, la surface de glissement est constituee d'une partie attachee (couches limites) et d'une partie libre (sillage). La methode des singularites surfaciques est alors utilisee pour traiter la partie attachee et la methode particulaire pour la partie libre. Ces deux methodes sont raccordees au travers d'un schema d'emission dont l'expression s'est deduite a l'aide d'une parametrisation mediane d'emission. Dans le developpement de la methode, nous avons eu recours a une formulation potentiel peu usuelle pour traiter les voilures epaisses. Son originalite reside dans la condition aux limites imposee au potentiel interne qui tient compte du potentiel associe au sillage. Cette formulation conduit a une matrice bien conditionnee et assure l'unicite de la solution. Nous avons enfin developpe la mise en uvre numerique de la methode et presente quelques resultats d'application. L'utilisation des parametres de regularisation s'est averee necessaire. Un nombre de reynolds numerique et un plafond du taux de deformation sont alors introduits. Leur role respectif est egalement discute
5
Deschamps, Véronique. "Simulation numérique de la turbulence inhomogène incompressible dans un écoulement de canal plan." Toulouse, INPT, 1988. http://www.theses.fr/1988INPT073H.
Full textAbstract:
Modelisation par les equations de navier-stokes pour un fluide incompressible dans le cas de conditions aux limites periodiques dans les directions homogenes et de conditions d'adherence dans la direction inhomogene. On montre le role du gradient de pression impose dans la prediction du debit volumique et de l'energie de l'ecoulement. Discretisation par des schemas aux differences finies d'ordre 4 en espace et d'ordre 2 en temps et une condition d'incompressibilite globale
6
Mouton, Thibaud. "Génération et optimisation de maillage hybride tridimensionnel pour la simulation des réservoirs pétroliers." Troyes, 2009. http://www.theses.fr/2009TROY0034.
Full textAbstract:
Dans le cadre des simulations d'écoulements en milieux poreux, dont l'exploitation des gisements pétroliers est considérablement dépendante, le maillage adéquat des structures géologiques est une opération primordiale. La complexité du sous-sol mais également la nécessité du suivi des directions préférentielles des flux au voisinage des puits induisent des contraintes géométriques complexes qui doivent être prises en compte. A cette fin, une approche hybride originale combinant plusieurs types de maillages a été développée, d'abord en 2D, puis en 3D dans des cas simples. Ces maillages sont constitués d'un maillage structuré modélisant le réservoir pétrolier, d'un maillage structuré radial autour du puits et d'un maillage non structuré polyhédrique assurant la liaison entre les deux maillages structurés. Le travail effectué durant cette thèse propose de généraliser la méthodologie développée en 3D afin de permettre la génération de maillages hybrides dans des réservoirs à géométries complexes. En effet, la génération d'un tel maillage nécessite le respect impératif de contraintes géométriques, pouvant ne pas être rencontrées lorsque la géologie du sous-sol est complexe ou que la grille de réservoir a été générée en fonction de propriétés pétrophysiques. Ainsi, une méthode permettant d'assurer le respect de ces contraintes a été mise au point. Des techniques destinées à optimiser le maillage ont également vu le jour afin de corriger les défauts induits par la première méthode et rendre ce maillage valide pour les simulations de type volumes finisAs part of flow simulations in porous medias, whose the exploitation of an oil reservoir especially depends on, using a suitable mesh to model the geological structures is essential. The underground complexity and the need to follow the preferential directions of the flow in the vicinity of the wells induce several geometrical constraints that need to be taken into account by an efficient mesh generation soft-ware of geological structures. In this perspective, an original hybrid approach has been pro-posed which combines different kinds of mesh, has been developped, first in 2D and then in 3D for simple cases. This mesh is composed of an hexahedral structured mesh which models the oil reservoir, a radial mesh around the well and an unstructured polyhedral mesh which provides the transition between both structured meshes. The work done during this PhD consists in a generalization of the methodology developed in 3D in order to be able to generate hybrid meshes inside oil reservoir grids with more complicated structures. Indeed, the mesh generation providing the transition needs geometrical constraints to be fulfilled, that are not found when the underground structure is too complicated, or if the oil reservoir grid has been generated following physical properties. Thus, a new methodology allowing the geo-metrical constraints to be fulfilled has been proposed. Techniques intended to optimize the mesh have been also developed in order to correct the defaults of the mesh caused by the first methodology so that it finally satisfies the finite volume simulation requirements
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Yahiaoui, Brahim. "Maillage dynamique tridimensionnel pour la simulation de l'écoulement dans un bassin sédimentaire." Thesis, Troyes, 2013. http://www.theses.fr/2013TROY0034/document.
Full textAbstract:
Afin de cibler une meilleure rentabilité des gisements d'hydrocarbures, la simulation numérique présente un intérêt grandissant dans le secteur pétrolier. Dans ce contexte, deux principaux types d'applications sont distingués : l'ingénierie du réservoir, où les modèles géologiques sont définis comme statiques et l'exploration des gisements par la simulation de la formation des hydrocarbures. Cette dernière application nécessite des modèles de bassins dynamiques. Pour ce type de simulation, la modélisation mathématique et numérique a connu une avancée importante durant les dernières années. En revanche, la construction de maillages indispensables pour les simulations reste une tâche lourde dans le cas de géométries complexes et dynamiques. La difficulté se traduit par la particularité du domaine à mailler, qui est dictée par la mécanique des milieux granulaires, c'est-à-dire des milieux quasi-incompressibles et hétérogènes. De plus, les données sismiques sont des surfaces non-implicites modélisant des blocs volumiques. Dans ce cadre, nous nous intéressons à la génération de maillages lagrangiens hexa-dominants des bassins à géométrie complexe. Le maillage souhaité doit contenir une couche de mailles principalement hexaédriques entre deux horizons et respecter les surfaces failles traversant ces horizons. Une méthodologie originale basée sur la construction d’un espace déplié est proposée. Le maillage souhaité est alors traduit par une grille 3D contrainte dans cet espace. Plusieurs techniques d’optimisation de maillages sont aussi proposéesTo target more profitable oil and gas deposits, the numerical simulation is of growing interest in the oil sector. In this context, two main types of applications are distinguished: reservoir engineering where geological models are defined as static and exploration for the simulation of hydrocarbons formation. The latter application requires dynamic basins models. For this type of simulation, mathematical and numerical modeling has been an important advance in recent years. However, the construction of meshes needed for the simulations is a difficult task in the case of complex and dynamic geometries. The difficulty is reflected by the characteristic of the domain to mesh, which is defined from the mechanics of granular media which are almost incompressible and heterogeneous environments. In addition, the seismic data represent non-implicit surfaces modeling volume blocks. In this context, we focus on Lagrangian hex-dominant mesh generation of basins with complex geometry. The desired mesh must contain a layer of almost hexahedral meshes between two horizons and conform to fault surfaces through these horizons. A novel methodology based on the construction of an unfolded space is introduced. The desired mesh is then seen as a constrained 3D grid in this novel space. Several mesh optimization techniques are also proposed
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Debenest, Gérald. "Simulation numérique tridimensionnelle, à la microéchelle, de la combustion en lit fixe de schistes bitumineux." Poitiers, 2003. http://www.theses.fr/2003POIT2308.
Full textAbstract:
Cette étude théorique et numérique concerne les phénomènes de propagation de fronts de réaction dans des empilements de grains comportant une faible fraction de matière organique. On s'appuie sur une description microscopique de l'ensemble des mécanismes impliqués. Un code de simulation numérique tridimensionnelle a été développé. Des simulations directes ont été menées en vue de caractériser de façon précise les nombreux régimes de propagation, de donner des informations complètes quant aux conditions thermochimiques locales, et enfin de conduire des études paramétriques en faisant varier les propriétés physiques du matériau ou sa composition. Enfin, la dernière partie de ce mémoire est consacrée à la discussion de nos résultats et à la comparaison des descriptions microscopiques et macroscopiques. Elle permet également de discuter de la validité d'une description homogénéisée et de donner des critères quant à son application. Pour terminer, nous donnons une estimation plus fine des coefficients impliqués dans cette description à la grande échelleThis study, theorical and numerical, deals with the reaction front propagation phenomena in real porous media containing a small amount of organic compound. In order to do this, we choose to use a microscopic point of view to take into account all mechanisms involved. So, a three-dimensional numerical code has been developed. Direct simulations were made to characterize the various regimes we can encounter, to give a whole set of local thermochemical conditions, and finally to manage parametric studies, where physical properties and composition of the media were changed. Finally, the last part of this study is devoted to the discussion of the results obtained and to the comparison of the two approaches, namely macro- and microscopic. This last part allows to discuss the validity of the homogenized description and to provide criterion for its application. We finish with an estimate of the coefficients involved in the upsacled description
9
Jaeger, Marc. "Simulation numérique d'écoulements turbulents incompressibles et isothermes de fluides newtoniens par éléments finis tridimensionnels." Compiègne, 1990. http://www.theses.fr/1990COMPD273.
Full textAbstract:
L'objet de cette étude est la recherche d'un outil efficace de prédiction des écoulements turbulents complexes, rencontrés dans les problèmes d'ingéniérie. La technique numérique choisie est la méthode des éléments finis, et seuls les écoulements incompressibles et isothermes de fluides newtoniens sont considérés. Un exposé du problème posé par la simulation numérique des écoulements turbulents ainsi que les méthodes de simulation par modélisation des structures de sous-maille, qui découlent naturellement de cette analyse, sont présentés. L'utilisation de la technique de l'homogénéisation, qui rentre dans cette catégorie, est également décrite. L'autre façon d'aborder le problème est statistique. Et la notion de description statistique de la turbulence étant introduite, une sélection des modèles statistiques en un point est entreprise. Les deux modèles retenus, modèle K- et modèle aux tensions de Reynolds algébrique (A. S. M. ), font l'objet d'une analyse détaillée. L'accent est mis sur la nécéssité, pour les écoulements à géometrie complexe, d'une formulation du modèle K- non limitée aux grands nombres de Reynolds, conduisant à une utilisation plus rigoureuse de la technique des fonctions de paroi, dont une expression généralisée est proposée. Le modèle A. S. M. Quant à lui, est exprimé de façon à mettre en evidence son lien avec le modèle K-, ce qui autorise par ailleurs une formulation tridimensionnelle par éléments finis commune de ces deux modèles, exposée en détail. Une discussion sur les performances de cette formulation du modèle K-, ainsi que sur les difficultés numériques liées à l'utilisation de ce modèle dans le cadre des éléments finis, est enfin conduite à partir d'exemples numériques.
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Nguyễn, Thông. "Simulation numérique de la circulation océanique avec un modèle tridimensionnel aux équations primitives : effets de la topographie sous-marine à moyenne échelle." Grenoble INPG, 1991. http://www.theses.fr/1991INPG0089.
Full textAbstract:
Des effets de la topographie isolee a l'echelle moyenne sur la circulation oceanique sont etudies a l'aide d'un modele numerique aux equations primitives a frontieres ouvertes. Dans la premiere partie, un ecoulement de base uniforme est considere. La structure de l'ecoulement aux alentours de la topographie est particulierement examinee en fonction de l'intensite de stratification. Le mecanisme de l'equilibre entre la distribution cisaillee de la vitesse horizontale et le gradient horizontal de la masse volumique a ete mis en evidence. La formation et la forme du cone de taylor sont etudiees. Dans la seconde partie, nous nous interessons a un ecoulement de base instationnaire. Les lachers eventuels de tourbillons dans le sillage de la topographie sont examines. Pour un ecoulement alternatif, la generation d'un ecoulement residuel au-dessus d'une topographie a ete mis en evidence en comparaison avec des mesures en laboratoire
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Derouineau, Stéphanie. "Etude expérimentale et numérique de l'écoulement de convection naturelle généré entre deux volumes de fluide superposés et communiquant au travers d'une ouverture horizontale." Poitiers, 2003. http://www.theses.fr/2003POIT2286.
Full textAbstract:
Les simulations confirment ce résultat et donnent une loi d'échange proportionnelle à RaD1/2. Ce mémoire présente l'étude expérimentale et numérique (DNS 2D) de l'écoulement de convection naturelle généré entre deux volumes de fluide à températures différentes, superposés et communiquant au travers d'une ouverture mince horizontale. Les visualisations par tomographie laser mettent en évidence différents régimes d'écoulement : laminaire puis pseudo périodique pour les faibles nombres de Rayleigh (Ra) et chaotiques à Ra élevé. Une analyse fine des mécanismes tridimensionnels complexes d'échange au sein de l'ajutage est proposée. Les simulations numériques restituent fidèlement l'aspect qualitatif des mécanismes observés. Expérimentalement, l'enthalpie échangée indique que la longueur caractéristique du phénomène est indépendante des hauteurs des volumes de fluide et est une fonction complexe de l'épaisseur et du diamètre D de l'ajutage, D demeurant le paramètre principalThis thesis presents an experimental and numerical (DNS 2D) study of natural convection flow induced by exchange between two superposed fluid compartments at different temperatures, through a thin horizontal aperture. Laser tomography visualisations reveal different flows : laminar, pseudo periodical for low Rayleigh number and chaotic for high Rayleigh number. An analysis of complex three-dimensional local exchange mechanisms is proposed. Direct numerical simulations give faithful mechanisms reproduction. Experimentally, net heat transfer quantification shows that characteristic length is independent of compartment's heights but is a complex function of thickness and diameter D, D remaining the main parameter. Numerical simulations confirm this result and give an exchange law proportional to RaD1/2
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Chebil, Naziha. "Simulation numérique de l'écoulement tridimensionnel d'une résine dans une préforme stratifiée pour les procédés Liquid Composite Molding (LCM) par des éléments finis coques multicouches." Thesis, Lille 1, 2017. http://www.theses.fr/2017LIL10171.
Full textAbstract:
Dans cette étude, une nouvelle approche numérique intitulée modèle de fuite multicouche a été développée permettant la simulation efficace par des éléments coques 2D multicouches de la nature tridimensionnelle de l’écoulement dans des préformes multicouches pourvues ou non d’un drainant et caractérisées par un fort gradient d’anisotropie le long de l’épaisseur. La convergence de l’approche développée a été démontrée via une comparaison avec un modèle 2D dans le plan xz. L’efficacité du modèle de fuite vis-à-vis du modèle 3D a été quantifiée. L’intérêt de la nouvelle approche numérique a été révélé via des problèmes à échelle industriel à savoir l’optimisation de la stratégie de dépôt de drainant dans un raidisseur en Hi-Tape, la simulation de remplissage d’une coque de bateau pendant le procédé VARTM et l’étude de l’écoulement dans un stratifié NCFIn this study, a new numerical approach called « Multilayer Leakage Model » has been developed for the efficient numerical simulation of the 3D flow by 2D multilayered shell elements in anisotropic multilayer preform with or without a distribution medium. The convergence of the developed approach has been demonstrated by a comparison with a 2D model in the xz plan. The efficiency of the multilayer leakage model versus the 3D model has been quantified. The advantage of the new numerical approach has been verified through industrial part simulations such as the optimization of distribution medium position in a Hi-Tape stiffener, the flow simulation of a boat in VARTM process and the flow analysis of a NCF laminate
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Louedin, Olivier. "Simulation numérique des processus de mélange 3D dans la zone naissante des jets supersoniques." Rouen, 1999. http://www.theses.fr/1999ROUES086.
Full textAbstract:
Cette thèse porte sur l'étude du mélange dans les jets supersoniques à l'aide d'une simulation numérique instationnaire. Ce travail comporte trois parties : dans la première un nouveau schéma numérique de capture de choc baptisé Triade est proposé. Il est validé sur un cas d'interaction entre un choc et un champs sinusoïdal de densité, puis sur un cas de THI compressible, et enfin sur une couche de mélange temporelle 2D et 3D. Dans la seconde partie l'approche semi-déterministe couplée avec des conditions de réalisabilité est étudiée. L'effet des conditions de réalisabilité ainsi que celui de l'initialisation du modèle K- sont examinés sur une couche de mélange supersonique 2D. La dernière partie porte sur une simulation d'un jet 3D à Re=2 10 5. Aucun modèle sous-maillé explicite n'est utilisé. Une analyse de stabilité linéaire est menée. Le mélange est abordé d'un point de vue qualitatif. Un parallèle est fait avec les structures tourbillonnaires d'un jet à basse vitesse.
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Ballu, Aurélien. "Étude numérique et expérimentale de l'écoulement turbulent au sein des passes à poissons à fentes verticales. Analyse de l'écoulement tridimensionnel et instationnaire." Thesis, Poitiers, 2017. http://www.theses.fr/2017POIT2256/document.
Full textAbstract:
L'objectif de cette thèse est de caractériser l'influence de la présence d'obstacles dans les passes à poissons à fentes verticales. Deux types d'éléments sont couramment insérés, à l'heure actuelle, dans les passes : les seuils et les macro-rugosités. Dans un premier temps, l'effet de ces deux dispositifs à la fois sur l'écoulement et sur le comportement des poissons est étudié. Dans le but de favoriser le passage des petites espèces à travers le dispositif de franchissement, une solution technique est ensuite proposée, sous la forme de plusieurs rangées de cylindres flexibles placées en sortie de fente. La caractérisation du comportement hydraulique d'une passe à poissons équipée de ces obstacles est effectuée par des mesures expérimentales de niveau d'eau à l'aide de sondes acoustiques et des mesures de vitesses tridimensionnelles avec un vélocimètre acoustique à effet Doppler (ADV). La base de données générée par ces mesures est ensuite utilisée pour définir une loi de dimensionnement, qui prend en compte les paramètres influençant le fonctionnement hydraulique de l'ouvrage en vue d'améliorer sa conception. Les simulations numériques 3D instationnaires URANS et LES de l'écoulement permettent une analyse volumique fine des grandeurs caractéristiques de la turbulence qui règne dans les bassins en fonction du type d'obstacle inséré. En obstruant une partie de la fente, la présence d'un seuil accentue la tridimensionnalité de l'écoulement tandis que les macro-rugosités créent une zone de plus faible vitesses et des abris utilisables par les espèces de fonds. L'insertion des structures souples permet une meilleure dissipation de l'énergie du jet et réduit l'énergie cinétique turbulente dans une partie du volume des bassins. Les manipulations réalisées avec différentes espèces de poissons, permettent de mieux comprendre l'effet de la modification des grandeurs cinématiques de l'écoulement, par l'insertion d'obstacles, sur le comportement des poissons pour pouvoir adapter les passes à poissons existantes aux espèces dotées de faibles capacités de nageThe aim of this work is to characterize the influence of two kinds of obstacles, sills and macro-roughnesses, on the flow inside a vertical slot fishway (VSF) and the behavior of several species of fish. Another objective is to study a technical solution to allow the passage of small fish species, which take the form of flexible cylinders placed in the jet at the entrance of each pool of the VSF. A hydraulic characterization is made by experimental measurements of the water level in each pool with acoustic sensors and by measurements of three-dimensional velocity components with an acoustic Doppler velocimeter (ADV). The data acquired by these measurements are then used to define a predictive law that takes into account the presence of sills or macro-roughnesses, to help the design of devices that are as efficient as possible. Unsteady RANS and LES three-dimensional numerical simulations of the flow allow performing a careful volume analysis of the turbulence characteristics inside the pools when obstacles are presents in the flow. By obstructing a part of the slot, sills enhance the three-dimensionality of the flow while macro-roughnesses generate a low velocity layer and shelters for benthic species. Flexible elements produce a better dissipation of the energy of the jet and reduce the turbulent kinetic energy in a part of the volume of the pools. The effect of the modification of the flow kinematic properties, by the presence of obstacles, on the behavior of various fish species is evaluated. It provides important insights on how to adapt the flow in existing fishways to fish species with low swimming capacity
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Bellahcen, Salma. "Etude numérique et expérimentale du champ de vitesse en canaux composés." Thesis, Strasbourg, 2016. http://www.theses.fr/2016STRAD043/document.
Full textAbstract:
Ce travail de thèse se propose de déterminer la distribution de vitesse dans des canaux composés à travers une étude expérimentale et numérique. Afin de répondre à cette problématique, deux approches sont suivies répondant chacune à des enjeux scientifiques et techniques et sous la contrainte de verrous scientifiques. La première approche est une étude expérimentale dont le but est de combler le manque de connaissances sur la distribution de vitesse dans des canaux type réseaux. Une série d’expérimentations est effectuée dans le hall expérimental de l’équipe mécanique des fluides du laboratoire ICube. La deuxième approche est la modélisation 3D où il s’agit de modéliser les travaux de (Proust et al., 2013) pour en déduire la distribution de vitesse dans une section transversale. Cette deuxième approche a pour but de développer une méthodologie de modélisation 3D du champ de vitesse en canaux composés. En plus des modèles de turbulence classiques (Kepsilon, K-oméga, RSM …); la simulation des grandes échelles est utilisée. Les résultats obtenus numériquement seront ensuite comparés à des données expérimentales. Les deux approches suivies dans cette thèse s’autoalimentent : l’étude expérimentale construit une base de données servant à valider le modèle numérique alors que l’étude numérique permet d’étendre les résultats des expérimentations à d’autres géométriesCompound channels are characterized by a main channel and a floodplain. Their hydraulic behavior has important applications in rivers and flood control but also in sewer system management. Two approaches are followed in this study. The first one is an experimental study that aims to fulfill the lack of data concerning velocity distribution in narrow and deep compound channels. The experiments were carried out in a 16m long and 0.6m wide compound channel located in the experimental hall of ICube laboratory. The second approach is a numerical one. The objective of this study is to develop a methodology for numerical modelling of velocity distribution in compound channels. To do the experimental data of (Proust et al., 2013) were modelled compared to the experimental data in order to determine the most suitable model to reproduce velocity distribution. In addition to this comparison, the large eddy simulation method were also utilized for two experiments of (Proust et al., 2013) and (Nezu et al., 1990). Two specific boundary conditions were implemented in order to compare the efficiency of each method
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Boucker, Marc. "Modélisation numérique multidimensionnelle d'écoulements diphasiques liquide-gaz en régimes transitoire et permanent : méthodes et applications." Cachan, Ecole normale supérieure, 1998. http://www.theses.fr/1998DENS0032.
Full textAbstract:
Ce travail est consacré au développement d'une méthode de résolution numérique d'un modèle simplifie d'écoulements diphasiques liquide-gaz, a sa mise en œuvre dans une maquette logicielle et a sa validation sur des configurations d'écoulements stationnaires et instationnaires. Le modèle d'écoulement diphasique considéré est une restriction du modèle général à deux fluides comprenant deux équations de bilan de masse et deux équations de bilan de quantité de mouvement. Ce système ne peut se mettre sous forme conservative et sa partie convective n'est pas hyperbolique. Une méthode volumes finis fondée sur le schéma volumes finis a flux caractéristiques est appliquée a ce système et adaptée au cas tridimensionnel sur des maillages non structures formes de tétraèdres. Une discrétisation originale du terme non conservatif dans le cas multidimensionnel est proposée. Une formulation implicite non linéaire du schéma numérique permet d'atteindre de grandes valeurs du nombre de cfl (supérieur a 100). Par ailleurs, les contraintes visqueuses sont prises en compte dans un algorithme à pas fractionnaire au moyen d'une discrétisation par éléments finis. Le passage de la discrétisation volumes finis a la discrétisation éléments finis est réalisé a l'aide des techniques de projections appelées passerelles volumes finis - éléments finis. Les calculs sur des cas test de validation ont permis d'obtenir les principaux résultats suivants : démonstration de la faisabilité de calculs sur un modèle diphasique a deux fluides non hyperbolique, en 3d sur des maillages non structures ; la gamme des taux de vide est accessible numériquement sur presque toute son étude ; l'efficacité du traitement implicite en temps pour atteindre des états stationnaires est démontrée.
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Uystepruyst, David. "SIMULATION NUMERIQUE DE L'ENTREE EN TUNNEL D'UN TRAIN A GRANDE VITESSE." Phd thesis, Université de Valenciennes et du Hainaut-Cambresis, 2010. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00650463.
Full textAbstract:
Ce travail porte sur le développement d'un code numérique tridimensionnel pour la simulation d'entrées en tunnels de trains à grande vitesse en vue de proposer des solutions afin de réduire les nuisances occasionnées. L'écoulement de l'air est modélisé par les équations d'Euler instationnaires. Ces équations sont discrétisées à l'aide d'une formulation en volumes finis et résolues grâce à un schéma solveur de Riemann approché, d'ordre supérieur, particulièrement adapté à la propagation d'ondes. Pour gérer le mouvement relatif du train par rapport au tunnel, une méthode de maillage glissant est utilisée avec un traitement conservatif des faces aux niveaux des jonctions de maillages. Le domaine est ainsi décomposé en plusieurs sous-domaines, maillés indépendamment avec un mailleur cartésien automatique basé sur un maillage surfacique triangulaire. Pour réduire le domaine, et donc le temps de calcul, et accélérer la stabilisation de l'écoulement avant l'entrée du train, des conditions aux limites non réflectives sont implémentées. La méthodologie est validée sur plusieurs cas tests. Une étude paramétrique de l'influence d'un auvent à l'entrée du tunnel sur le gradient de l'onde de compression pression initiale est effectuée. Les paramètres de cette étude sont la forme, la longueur et la section de l'auvent. Enfin, l'effet d'ouvertures dans l'auvent est simulé.
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Asuaje, Miguel. "Méthodologie et optimisation dans la conception et l'analyse des performances des turbomachines à fluide incompressible." Phd thesis, Paris, ENSAM, 2003. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00005730.
Full textAbstract:
Confrontés au problème de tracé (design) des machines, le souci des constructeurs est de disposer de méthodes rapides, fiables et suffisamment précises. Le présent travail de recherche à caractère théorique et expérimental, sinscrit dans cette direction. Ainsi, nous avons mis au point une démarche complète de dimensionnement et doptimisation dans la conception et lanalyse des performances des turbomachines centrifuges et hélico-centrifuge à fluide incompressible. Partant dun cahier de charges, la définition géométrique de la roue ainsi que lanalyse de ses performances globales sont réalisées à partir dune méthode dite ligne moyenne (1D) basée sur des modèles théoriques et des corrélations expérimentales. Une deuxième étape, basée sur létude des écoulements méridien et aube à aube (méthode dite quasi-3D), est réalisée à laide du logiciel REMIX développé au LEMFI. Ce code permet la résolution des équations dynamiques moyennées régissant lécoulement interne stationnaire et non visqueux dans le repère relatif. Létape finale de la démarche consiste en létude tridimensionnelle de lécoulement à laide des logiciels de la CFD du groupe AEA-Technology (CFX), permettant de compléter et de valider la procédure établie. Pour illustrer cette démarche, une machine centrifuge à volute a servi de support. Dans un premier temps, létude de la roue existante a été réalisée pour la mise au point et la validation des différents éléments de la démarche. Lensemble roue-volute est étudié et comparé, par la suite, aux résultats expérimentaux. Une attention spéciale est portée sur les effets instationnaires, conséquence de linteraction roue-volute. Les résultats obtenus semblent très cohérents. Finalement, la démarche intégrale est appliquée pour loptimisation dune pompe hélico-centrifuge équipée dun redresseur. Sagissant dune pompe mal dimensionnée, loptimisation de lensemble est une bonne illustration.
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Copie, Marie-Laurence. "Stabilité linéaire et faiblement non linéaire d'une couche limite pour un fluide incompressible avec l'approche PSE." Toulouse, ENSAE, 1996. http://www.theses.fr/1996ESAE0006.
Full textAbstract:
Cette thèse est consacrée à l'étude de la stabilité d'une couche limite en fluide incompressible. On a considéré des écoulements bidimensionnels et le cas d'une couche limite se développant sur une aile en flèche. Nous avons utilisé le modèle PSE (Parabolized Stability Equations) proposé par Herbert. Ce modèle permet de s'affranchir de l'hypothèse d'écoulement parallèle nécessaire pour la théorie locale (Orr-Sommerfeld). Il permet en outre de prendre en compte des interactions non linéaires. Les codes développés, en bidimensionnel et en tridimensionnel, ont permis d'apporter des éclairages nouveaux sur les mécanismes d'instabilité : mécanismes de résonance en 2D (résonances subharmonique et fondamentale), effets non parallèles en 3D (effet déstabilisant de saturation des amplitudes), mécanismes non linéaires en 3D (phénomène de saturation des amplitudes). On a notamment analysé des résultats expérimentaux obtenus au Département. Ces résultats représentent une contribution au problème de la prévision de la transition naturelle ; toutefois, l'étude des mécanismes non linéaires en tridimensionnel doit être poursuivie. Cette étude doit également être complétée par des études de réceptivité.
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Touboul, Eric. "Simulation numérique tridimensionnelle d'un problème de fracturation hydraulique." Ecully, Ecole centrale de Lyon, 1986. http://www.theses.fr/1986ECDL0004.
Full textAbstract:
On présente ici un modèle numérique de fracturation hydraulique dans un milieu tridimensionnel, base sur un couplage entre : une suite d'états d'équilibre élastique, l'écoulement du fluide à l'intérieur de la fracture, et le phénomène de rupture. Pour l'élasticité, une formulation intégro-variationnelle permet de se ramener à un problème bidimensionnel tout en évitant les singularités classiques. La résolution numérique se fait par éléments finis sur un maillage mobile. On résout d'abord le problème d'équilibre. Les résultats numériques pour l'ouverture et les facteurs d'intensité de contrainte sont en très bon accord avec des solutions analytiques disponibles pour des géométries simples. Puis le couplage et la propagation sont réalisés. Les résultats sont compares a ceux obtenus par des modèles plus simples dans l'industrie pétrolière.
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Mustapha, Hussein. "Simulation numérique de l'écoulement dans des milieux fracturés tridimensionnels." Rennes 1, 2005. http://www.theses.fr/2005REN1S166.
Full textAbstract:
La simulation numérique est un outil essentiel pour le développement technologique de disciplines très variées comme la mécanique des fluides et la géologie. Ce travail a pour objectif de développer des outils efficaces et précis pour résoudre les équations régissant les écoulements et les transferts de masse en milieux fracturés tridimensionnels très hétérogènes. L'hétérogénéité des milieux fracturés est multi-échelles et la géométrie des réseaux de fractures est complexe. Dans la première partie, nous avons simplifié les configurations pénalisantes dans les réseaux de fractures et nous avons maillé des réseaux très complexes avec des maillages de bonne qualité. Dans la deuxième partie, nous avons validé notre solution approchée et analysé la précision de notre méthode. Dans la troisième partie, nous avons parallélisé notre code et calculé la solution dans des réseaux de grandes tailles, aidant à la recherche des lois d'échelles.
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Boyère, Emmanuel. "Contribution à la modélisation numérique thermomécanique tridimensionnelle du forgeage." Paris, ENMP, 1999. http://www.theses.fr/1999ENMP0915.
Full textAbstract:
Le developpement des methodes industrielles et de la recherche appliquee ont fait passer la forge d'une technique transmise par l'experience a l'etat de technologie. Parmi les modeles qui puissent decrire la forge, la thermomecanique des milieux continus, alliee au calcul numerique par la methode des elements finis, s'est averee depuis vingt ans un outil de plus en plus puissant, au fur et a mesure de la croissance des moyens informatiques. On est donc parti du code elements finis forge3 developpe au cemef et deja employe dans les bureaux d'etude de forges francaises et etrangeres. L'objectif etait de developper quelques points du logiciel pour le rendre encore plus industriel. L'etude a conduit a la programmation d'un module de post-traitement des calculs pour suivre le deplacement de points materiels lors du forgeage et permettre l'examen visuel de la deformation de marquages dessines dans la matiere. Elle a permis l'ajout au code d'une procedure d'integration temporelle, dite rk2, d'ordre 2 en temps. On a montre que c'est un point de passage oblige pour la simulation de procedes tels que le laminage circulaire. Une methode de calcul global du probleme couple des deformations dans la piece et du deplacement des outils flottants, qui ne sont pas pilotes par le forgeron, a ete programmee et etudiee dans le code. Enfin une methode de point fixe iterative a ete introduite dans le logiciel pour le calcul des temperatures d'outils dans la perspective de passer a une resolution globale du probleme thermique.
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Taverne, Véronique. "Simulation numérique de la convection thermique tridimensionnelle et compressible." Toulouse 3, 1993. http://www.theses.fr/1993TOU30045.
Full textAbstract:
Nous presentons, dans cette these, une methode de resolution numerique efficace des equations hydrodynamiques regissant les ecoulements convectifs d'un fluide visqueux et compressible dans une geometrie plane tridimensionnelle. A l'aide de cette methode nous mettons ensuite en evidence un certain nombre de motifs convectifs stationnaires et instationnaires. La resolution des equations est effectuee a l'aide d'une methode pseudospectrale en raison du tres haut degre de precision qu'elle peut fournir. Nous adoptons un schema d'integration temporelle semi-implicite afin de nous affranchir des contraintes sur le pas en temps imposees par la presence de termes d'ondes et de termes diffusifs dans les equations. Une premiere methode de resolution par inversion directe du systeme d'equations a ete consideree. Ensuite, une methode de resolution iterative de type gradient conjugue, beaucoup moins couteuse en terme d'espace memoire, a ete mise en uvre, permettant la simulation de regimes de convection turbulents ou une grande resolution spatiale est indispensable. Le code a ete exploite pour des conditions physiques de nombre de mach proche de 1 et de nombre de rayleigh modere. Pour un nombre de rayleigh proche du seuil de convection, des motifs convectifs stationnaires semblables a ceux decrits pour des ecoulements de fluide incompressible ont ete mis en evidence. Des solutions instationnaires dont la dependance temporelle devient rapidement complexe ont ensuite ete obtenues
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Wibowo, Rachmadji. "Modélisation et caractérisation de l'écoulement dans le jeu roue-carter d'une turbomachine." Toulouse, ENSAE, 1996. http://www.theses.fr/1996ESAE0009.
Full textAbstract:
Un calcul 2D, à l'aide de la représentation de Clebsch, utilisant la méthode des éléments finis a été développé pour prédire une perte de l'écoulement du jeu sous forme d'un tourbillon du jeu secondaire. L'idée de base est de supposer que la vorticité axiale induite par la différence de la pression statique extrados-intrados est la caractéristique majeure du tourbillon du jeu. On calcule ainsi l'écoulement induit sur le plan orthogonal à l'axe de la machine. Il est caractérisé par l'écoulement de fuite à travers le jeu vers le côté extrados de l'aube. Les résultats montrent une forte interaction entre l'intensité de la vorticité et la perte de la pression totale relative. Une technique de mesure est présentée pour décrire un écoulement 3D en utilisant une sonde composée de deux fils chauds croisés. Une méthode de traitement pour obtenir ce champ d'écoulement 3D a été développée à l'aide de la double série de Chebyshev. Le plan formé par les fils a été placé face à la direction de l'écoulement aval. Les résultats obtenus montrent l'effet de l'écoulement du jeu par l'augmentation de l'intensité de la turbulence de l'ordre de 10 % de la vitesse de rotation au carter. La validation d'un code de calcul 3D Navier-Stokes, "Canari", développé par l'ONERA (Office National d'Etudes et de Recherches Aérospatiales) qui tient compte de cet effet de l'écoulement du jeu a pu être étudiée.
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Chaara, Chafiq. "Simulation numérique tridimensionnelle d'écoulement visqueux incompressible dans une géométrie complexe." Lille 1, 1994. http://www.theses.fr/1994LIL10161.
Full textAbstract:
Dans ce travail, un schema numerique de resolution des equations de la mecanique des fluides, pour un ecoulement visqueux, incompressible, isotherme, tridimensionnel ou bidimensionnel, a ete developpe et mis au point. Dans une premiere partie, on precise les phenomenes physiques pris en compte, les aspects theoriques necessaires pour la formulation du probleme. En suite, on expose les techniques numeriques adoptees. Les equations de navier-stokes ecrites sous forme integrale, sont discretisees: en temps en utilisant une formulation de type euler-lagrange, et une methode de type differences finies. En espace en utilisant une methode de type elements finis. Le systeme discret obtenue pour la pression (equation de poisson discrete) permet une resolution iterative par la methode sor(successive over relaxation). Dans la seconde partie, on s'interesse plus particulierement aux applications bidimensionnelles en laminaire, puis en turbulent (modele longueur de melange et modele a deux equations de transport). La troisieme partie est consacree aux applications tridimensionnelles. Plusieurs cas tests ont ete effectues, notamment l'ecoulement dans (i) un canal droit, (ii) dans des coudes a 60 degres, 90 degres et 120 degres, (iii) dans une conduite obstruee. Les resultats obtenus permettent de montrer clairement la validite du schema numerique utilise et la mise en evidence des effets tridimensionnels: la difference de pression engendre des ecoulements secondaires qui se superposent a l'ecoulement principal. Les comparaisons entre nos resultats et ceux d'autres auteurs sont satisfaisantes.
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Gathmann, Ralf. "Analyse d'écoulements supersoniques et réactifs par simulation numérique instationnaire tridimensionnelle." Grenoble 1, 1993. http://www.theses.fr/1993GRE10064.
Full textAbstract:
Un code de simulation numerique tridimensionnel instationnaire d'ecoulements compressibles et reactifs a ete developpe. L'activation non lineaire est discretisee par le schema ppm de type godunov d'ordre eleve et la partie reaction-diffusion est discretisee par un schema en volumes finis et semi-implicite en temps. Ce code a ete applique a la simulation du developpement spatial des couches de melange et des jets sous-detendus avec et sans reactions chimiques. Les simulations ont ete effectuees avec une faible perturbation aleatoire a l'entree du domaine de calcul, sans forcage deterministe. Les ecoulements ont ete simules pendant la phase de transition et en regime de turbulence developpee. Un mecanisme de dissipation non lineaire integree dans le schema numerique d'advection modelise l'effet des echelles sous-mailles sur les echelles resolues. Une methode d'analyse simultanee en frequences et dans l'espace a ete mise au point. Elle permet d'obtenir des informations detaillees sur les instabilites et les structures observees dans les ecoulements. Une attention particuliere a ete portee sur l'interaction des modes acoustiques et des modes de type kelvin-helmoltz. Des mecanismes de resonance entre differents modes ont ete mis en evidence ainsi que leur importance au cours de la transition vers la turbulence
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Haghi-Ashtiani, Bidjan. "Méthodes d'assemblage rapide et de résolution itérative pour un solveur adaptatif en équations intégrales de frontières destiné à l'électromagnétisme." Phd thesis, Ecole Centrale de Lyon, 1998. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00139486.
Full textAbstract:
Dans ce travail nous avons ouvert des voies nouvelles pour la méthode des équations intégrales de frontière appliquée à la résolution des problèmes tridimensionnels de l'électromagnétisme en basse fréquence. Elles permettent de réaliser un maillage adaptatif associé à des résolutions approchées, locales, du système intégral. Dans le premier chapitre nous discutons brièvement les différentes méthodes numériques appliquées à l'électromagnétisme. Le deuxième chapitre est consacré à la méthode des équations intégrales de frontière. Nous y justifions nos choix particuliers (type et ordre des éléments discrétisant les frontières) et décrivons les algorithmes réalisés, par exemple pour la prise en compte des symétries ou périodicités des systèmes étudiés. Dans le troisième chapitre, nos méthodes de calcul des intégrales élémentaires, combinant l'analytique et le numérique, sont décrites et validées. Dans le chapitre quatre, nous présentons un estimateur d'erreur basé sur l'écart entre la valeur interpolée du potentiel et sa valeur calculée par la méthode intégrale elle-même. Pour finir, nous utilisons dans le chapitre cinq cet estimateur d'erreur pour réaliser automatiquement un. maillage adapté à chaque problème traité, en autorisant aussi un maillage « non-conforme ». Une méthode de résolution locale permet un gain important en temps de calcul pendant cette phase de maillage adaptatif. Le maillage final est séparé en domaines, ce qui permet d'améliorer le résultat par itérations entre ces domaines, et sans recourir à une résolution globale, très coûteuse pour des problèmes de grande taille.
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Allain, Juliette. "Analyse physique de mécanismes de transition tridimensionnelle dans le sillage d'un cylindre circulaire par simulation directe." Toulouse, INPT, 1999. http://www.theses.fr/1999INPT021H.
Full textAbstract:
Notre étude propose d'utiliser les équations de Navier-Stokes tridimensionnelles afin d'analyser les étapes successives de l'écoulement autour d'un cylindre circulaire : de l'état bidimensionnel à l'état tridimensionnel. Au delà de la première bifurcation caractérisant le mode alterné de Von-Kàrmàn, nous étudions l'origine de l'apparition de phénomènes tridimensionnels dans le sillage, pour des nombres de Reynolds modérés compris entre 220 et 340. La simulation directe permet de détecter un premier mode ondulatoire transversal (ou mode A) par amplification de la troisième composante de vitesse. On examine une modification naturelle pouvant survenir au-delà du mode A : le phénomène de dislocation. A de plus hauts nombres de Reynolds, l'installation d'un autre mode ondulatoire transversal (ou mode B) est analysé. Une fois le premier mode ondulatoire transversal détecté par simulation directe, on explique son apparition à travers des théories de stabilité plus simplifiés. Enfin, les équations d'oscillateur global, comme les modèles de Landau et de Ginzburg-Landau, permettent de dissocier les phénomènes linéaires et non-linéaires des processus physiques obtenus par simulation. En prenant en compte les aspects temporels et spatiaux, nous qualifions la nature supercritique de l'instabilité au passage au mode B et quantifions le nombre de Reynolds critique associé.
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Barbosa, Emerson. "Etude numérique des écoulements tridimensionnels dans des cuves cylindriques rotor-stator." Phd thesis, Université d'Evry-Val d'Essonne, 2002. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00354646.
Full textAbstract:
L'écoulement d'un fluide visqueux incompressible dans une cuve cylindrique rotor-stator est étudié. Ces écoulements ont fait l'objet de récents travaux numériques tridimensionnels pour des rapports d'aspect h>1,75. On propose une étude numérique de la rupture de l'axisymétrie de l'écoulement dans une cavité de rapport d'aspect réduit (h=1 et 1,5) et des nombres de Reynolds Re<8500. Les équations de Navier-Stokes sont résolues par un code vitesse-pression en coordonnées cylindriques qui repose sur des méthodes aux différences finies du second ordre. Deux approches numériques sont mises en œuvre pour mener cette investigation. L'une consiste à linéariser les équations autour d'un écoulement de base axisymétrique stationnaire. Les conditions initiales résultent de la superposition de l'écoulement de base et d'une perturbation aléatoire. Cette analyse de stabilité linéaire permet de déterminer le premier seuil de criticalité et met en évidence le mode azimutal kc le plus instable. L'autre consiste à intégrer les équations du mouvement avec différentes conditions initiales: (i) soit un écoulement de base axisymétrique stationnaire perturbé aléatoirement, (ii) soit un état où le fluide est au repos, (iii) soit un régime établi trouvé pour une autre valeur de Re. L'analyse de stabilité non-linéaire (i) montre que le développement d'un mode kc est responsable d'une bifurcation de Hopf super-critique lorsque Re dépasse une première valeur critique. L'écoulement de base bascule alors vers des solutions instationnaires de période T, dont les caractéristiques spatiales dépendent de la valeur de kc. L'axisymétrie de l'écoulement n'est brisée que lorsque kc est non nul. Dans ce cas, les solutions super-critiques sont des ondes qui exhibent une invariance par rotation d'angle 2pi/kc autour de l'axe et qui tournent avec une période azimutale TRWkc=kc*T. L'écoulement subit ensuite d'autres bifurcations et les caractéristiques spatio-temporelles des ondes tournantes bifurquées sont présentées en détails. L'utilisation d'autres conditions initiales (ii)-(iii) met en évidence des branches de solutions multiples: il apparaît que la convergence vers l'une ou l'autre des solutions possibles dépend de la façon dont est répartie l'énergie cinétique de départ.
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Renouf, Mathieu. "Optimisation numérique et calcul parallèle pour l'étude des milieux divisés bi- et tridimensionnels." Montpellier 2, 2004. http://www.theses.fr/2004MON20131.
Full text
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Hallo, Ludovic. "Etude de schémas numériques pour la simulation des écoulements tridimensionnels turbulents compressibles réactifs." Ecully, Ecole centrale de Lyon, 1995. http://www.theses.fr/1995ECDL0002.
Full textAbstract:
Ce travail s'inscrit dans le cadre de recherches sur les méthodes de prévision numérique du comportement de mélanges de fluides compressibles en régime turbulent, avec ou sans réaction chimique. Les objectifs visés sont notamment la prédiction des écoulements dans les moteurs à foyer continu, en aéronautique. La méthode développée est bâtie sur une discrétisation élément fini/volume fini des équations de Navier-Stokes moyennées, sur des maillages non-structures en deux et trois dimensions d'espace. Elle a servi de support au test de diverses techniques numériques, pour former un ensemble cohérent, précis et suffisamment robuste. Ainsi les flux convectifs peuvent être évalués par un schéma volume fini MUSCL ou ENO et la discrétisation en temps est explicite ou implicite linéarisée, couplée à des méthodes de résolution de systèmes linéaires preconditionnées. Les termes diffusifs sont discrétisés par une méthode élément fini de Galerkin. Les effets de la turbulence sont pris en compte par un modèle k- incluant des corrections pour la compressibilité. Un nombre variable d'espèce peut être transporté, avec variation des propriétés thermodynamiques en fonction de la température, mais une hypothèse gaz parfait a été adoptée pour chacun des constituants du mélange. Enfin, les effets de cinétique chimique peuvent être évalués avec un modèle Arrhenius ou un modèle Eddy Break-Up. De nombreuses configurations d'écoulement sont ensuite testées. Ainsi des tubes à choc mono et multi-espèces, un cas de détonation et l'instabilité de Richtmyer-Meshkov ont été comparées aux données théoriques ou à d'autres résultats numériques. Une tuyère transsonique est ensuite présentée, suivie par des injections transverses dans des écoulements supersoniques. Le dernier cas présente est la combustion d'un jet d'hydrogène dans un écoulement annulaire d'air vicié à haute température. Ces simulations recouvrent une bonne partie des écoulements que l'on rencontre localement dans des foyers de combustion supersonique et mettent en évidence le bon comportement de la méthode numérique.
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Duval, Jean-Louis. "Modélisation mécanique et simulation numérique du processus d'emboutissage et d’étirage." Paris 13, 1995. http://www.theses.fr/1995PA132014.
Full textAbstract:
Le but de ce travail a été de modéliser le procédé d'emboutissage et d’étirage d'une tôle d'aluminium laminée à froid, permettant la fabrication des boites de boisson. Ce procédé de mise en forme conduit à des déformations qui peuvent dépasser les 300% et implique des changements sévères de trajet de déformation. Pour modéliser un tel processus, il a été d'abord nécessaire de caractériser le comportement plastique du matériau en grande déformation, en tenant compte de l’évolution de la texture et de la microstructure initiale. Ceci a été réalisé en combinant des essais mécaniques de traction simple, de cisaillement simple et de changement de trajet de déformation avec des caractérisations de la texture cristallographique et de la microstructure après différentes étapes de la déformation. Afin de mieux comprendre le rôles respectifs joués par la texture et la microstructure, une partie des essais ont été reproduits sur des alliages restaurés ou recristallisés. L'ensemble des données expérimentales a été utilisé pour identifier et valider un modèle de comportement plastique anisotrope, qui permet de décrire l’écrouissage lors de grandes déformations et rotations à l'aide de variables internes scalaires et tensorielles associées à l’évolution de la microstructure. Le modèle de comportement a été implanté dans un code de calcul aux éléments finis, qui a été utilisé pour la simulation numérique des passes d'emboutissage et d’étirage du processus de fabrication des boites-boissons, afin de prédire l’évolution de l'effort de formage, ainsi que la distribution des épaisseurs, les contraintes résiduelles et les cartes d'endommagement dans le produit fini.
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Duquesne, Nathalie. "Modélisation et simulation numérique d'une interaction choc-choc tridimensionnelle en écoulement hypersonique turbulent." Poitiers, 1995. http://www.theses.fr/1995POIT2340.
Full textAbstract:
Cette etude a ete consacree a la modelisation et a la simulation numerique d'une interaction choc-choc tridimensionnelle dans un ecoulement de gaz parfait en regime laminaire et turbulent. La configuration retenue afin de modeliser cette interaction est constituee d'un cylindre en fleche soumis a l'interaction d'un choc oblique induit par un diedre place au meme angle de fleche. Les positions relatives du diedre et du cylindre ont ete choisies de facon a obtenir une interaction de type iv dans la classification de edney, interaction generalement associee aux flux de chaleur les plus importants. Les equations de navier-stokes moyennees sont fermees par le modele algebrique de baldwin-lomax et par les differents modeles ( - ) bas-reynolds de chien, hoffmann, jones-launder et zhang. La methode numerique utilisee repose sur une formulation de type volumes finis definie sur des maillages structures. Les termes non visqueux sont traites au moyen d'un schema tvd symetrique de yee et les termes visqueux sont discretises par un schema aux differences finies centre du second ordre. Les experiences realisees sur cette configuration a un nombre de mach de 7. 14 ont indique un etat laminaire de l'ecoulement sur le cylindre seul, et turbulent dans le cas de l'interaction. Neanmoins un etat turbulent de l'ecoulement sur le cylindre seul a pu etre obtenu en placant normalement a la ligne d'attachement un fil de declenchement. Pour ce cas, les resultats numeriques et experimentaux ont ete en tres bon accord pour la majorite des modeles. De plus larges differences ont ete relevees dans le cas de l'interaction, la localisation du pic principal de flux a ete correctement predite par le calcul, en revanche, la valeur du pic de flux semble etre sur-estimee
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Sun, Zhengyu. "Simulation numérique par éléments finis de l'hydrodynamique tridimensionnelle à l'intérieur des cuves agitées." Ecully, Ecole centrale de Lyon, 1989. http://www.theses.fr/1989ECDL0007.
Full textAbstract:
On presente une approche numerique du probleme d'agitation mecanique a l'interieur des cuves agitees. La methode des elements finis utilisee permet de calculer des ecoulements laminaires de fluides visqueux incompressibles, newtoniens ou pseudoplastiques, generes par l'agitation mecanique. La discretisation du systeme d'equations instationnaires et non lineaires est deduite d'une methode de differences finies a trois pas fractionnaires en temps, couplee a une methode d'elements finis pour l'approximation spatiale des variables primitives. Le programme permet de prendre en compte differents nombres de reynolds et differents types de geometries et d'agitateurs. Les maillages des diverses geometries representatives des systemes d'agitation sont fournis par un preprocesseur specialement developpe pour cette these. On presente ici des solutions numeriques d'ecoulement isothermes de fluides pseudoplastiques dans des cuves cylindriques a fond plat pour deux types d'agitateurs particuliers, a savoir: le disque rotatif et la vis helicoidale. En ce qui concerne le premier, des comparaisons avec des resultats bidimensionnels axisymetriques issus de la litterature ont ete effectuees. Une premiere confrontation entre des resultats numeriques et experimentaux relatifs a la vis helicoidale a egalement ete commentee
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Ghoreishi, Najafabadi Seyed Hossein. "Modélisation et simulation numérique des écoulements tridimensionnels de chasse de sédiments dans les réservoirs." Lille 1, 2007. https://pepite-depot.univ-lille.fr/RESTREINT/Th_Num/2007/50376-2007-109.pdf.
Full textAbstract:
Dans cette étude, un modèle numérique tridimensionnel est développé pour le calcul du volume et du niveau des sédiments dans les réservoirs pendant la chasse de barrages. Les équations de Reynolds moyennées de Navier-Stokes (RANS) sont résolues numériquement par la méthode des volumes finis. Des modèles de turbulence du type k - [epsilon] et RNG k- [epsilon] sont aussi employés pour fermer ces équations. Les résultats du phénomène hydrodynamique sont utilisés comme des données d'entrée supplémentaires pour le module morphologique. Les équations de convection-diffusion pour la concentration des sédiments suspendus sont résolues en adoptant l'équation proposée par Van-Rijn (1987) comme condition limite. L'équation de charriage de Van-Rijn a été aussi utilisée pour calculer le transport de charriage adjacent au fond du réservoir. Ceci est combiné avec la concentration calculée des équations de convection-diffusion pour évaluer la concentration de l'ensemble des sédiments. Les changements de fond de réservoir sont obtenus par application de l'équation de conservation de la masse. La méthode de volumes finis est aussi utilisée pour résoudre les équations de transport de sédiment. Les résultats des simulations numériques sont comparés aux données expérimentales disponibles dans la littérature. Une étude d'un cas réel (réservoir de Sefid-Rud en Iran) a été réalisée. Pour ce cas, un bon accord entre la simulation et les données expérimentales a été obtenu pour les sédiments évacués du réservoir pendant la chasse. Ceci montre que le modèle développé peut raisonnablement simuler la chasse de pression. Cependant, quelques déviations ont été observées pour la chasse avec flux libre et cela peut être justifié par une modélisation incomplète de la surface libre de l'eau.
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Pinho, brasil junior Antonio cesar. "Simulation numérique par éléments finis des écoulements turbulents tridimensionnels avec dispersion : approches eulérienne et lagrangienne." Ecully, Ecole centrale de Lyon, 1992. http://www.theses.fr/1992ECDL0042.
Full textAbstract:
Dans différents procédés industriels on retrouve le problème de base du mélange de deux fluides. Les caractéristiques complexes des écoulements internes dans les dispositifs de mélange utilises justifient fortement l'utilisation de la simulation numérique, qui doit allier des méthodes numériques performantes et des modèles de turbulence adaptes pour une description précise des phénomènes de transfert de masse ou de chaleur pendant le processus de mélange. L’objectif principal de ce travail est ainsi d'étudier des modèles de turbulence applicables aux situations de mélange industriel. On propose, en outre, une implantation numérique sous la forme d'un code de calcul applicable aux géométries complexes tridimensionnelles. En ce qui concerne le calcul hydrodynamique, on propose l'utilisation du modèle de turbulence a deux équations k- dans un contexte d'écoulement tridimensionnel. On évalue aussi quelques modifications de ce modèle pour le cas ou une rotation d'ensemble agit sur le champ turbulent. Concernant la modélisation du transport scalaire, deux types d'approche sont étudiés à savoir: une approche eulérienne classique avec fermeture au premier ordre, et une autre approche de type lagrangien-stochastique dont l'utilisation est un peu moins classique dans ce type de situation. Face aux géométries complexes qu'on retrouve dans les problèmes de mélange industriel, on a choisi une approche numérique s'appuyant sur la méthode des éléments finis. Un ensemble de résolution de problèmes hydrodynamiques et thermiques est présenté pour lesquels un nombre important d'informations d'origine expérimentale est disponible. On s'intéresse notamment a la résolution d'un problème complexe de mélange dans une situation de jet turbulent tridimensionnel pénétrant perpendiculairement dans une couche limite
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Lepage, François. "Génération de maillages tridimensionnels pour la simulation des phénomènes physiques en géosciences." Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 2003. http://www.theses.fr/2003INPL072N.
Full textAbstract:
En géosciences, l'utilisation de maillages tridimensionnels permet de discrétiser les objets géologiques du domaine d'étude, et autorise ainsi la simulation de processus variés dépendant de différentes propriétés physiques. Afin de garantir la précision, la rapidité et la robustesse des calculs, les mailles doivent néanmoins satisfaire certains critères de forme et de taille. Dans cette thèse, un macro-modèle du sous-sol est tout d'abord défini pour représenter de manière cohérente et intégrée les données à disposition. Ensuite, des solutions sont proposées pour mailler automatiquement les objets n-D de ce macro-modèle sous la forme de n-complexes simpliciaux, en contrôlant la forme et la taille des mailles. Enfin, ce travail présente des algorithmes originaux de génération de maillages volumiques non-simpliciaux pour les simulations d'écoulement en milieu poreux et perméable. La validité applicative des maillages produits est attestée par des exemples de simulations sur des cas réelsThree-dimensional meshes are widely used in Geosciences for discretizing the geological objects of the problem domain, thus providing a support for the numerical simulation of various processes depending on physical properties, such as balanced unfolding, ray-tracing, or fluid flow modelling in porous and permeable rock bodies. However, to ensure accuracy, efficiency, and stability, mesh elements must meet several requirements, especially on their shape and size
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Josset, Christophe. "Modélisation numérique tridimensionnelle d'une centrale houlomotrice par une méthode couplée Rankine/Kelvin en domaine temporel." Nantes, 2002. http://www.theses.fr/2002NANT2095.
Full textAbstract:
L'objectif de cette thèse est de développer un simulateur complet de fonctionnement d'une centrale houlomotrice à colonne d'eau oscillante. Cette modélisation s'appuie sur un ensemble de techniques originales, permettant notamment la séparation du problème global en deux sous-problèmes, l'un extérieur l'autre intérieur. Ceux-ci sont résolus séparément, et couplé au final pour la simulation globale. Ce découplage permet la prise en compte des non-linéarités de la surface libre interne alors que le problème extérieur est lui traité de manière linéaire. La simulation globale combine les modèles hydrodynamique, aérodynamique de l'air ainsi que les équations caractéristiques des organes d'extraction et de contrôle. L'approche temporelle, doublée d'une représentation lagrangienne de la déformée de surface libre contribue à quantifier les divers effets non-linéaires. Une première application réelle de cet outil de simulation est présentée dans le cas d'une centrale existante (Pico, Açores) avec une étude de ses performances d'extraction d'énergie pour différents états de mer réalistes.
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Picone, Magali. "Contribution à la simulation tridimensionnelle de détecteurs semiconducteurs en spectrométrie gamma." Université Joseph Fourier (Grenoble), 2002. http://www.theses.fr/2002GRE19016.
Full textAbstract:
Parallèlement aux investigations scientifiques sur la radioactivité gamma, l'instrumentation et la recherche technologique sur les détecteurs se sont rapidement développées. L'imagerie gamma est en mutation vers les systèmes utilisant les détecteurs semiconducteurs à température ambiante. Leurs principaux avantages sont la compacité et les performances intrinsèques de ces matériaux, dues à la conversion directe des photons gamma en charges électriques. Dans le domaine de la recherche, les solutions envisageables sont très nombreuses, justifiant à plusieurs titres l'utilisation de la simulation numérique. Celle-ci présente un double intérêt pour l'amélioration des technologies classiques et pour la mise au point rapide de nouvelles techniques. L'outil de simulation tridimensionnel développé dans le cadre de ce travail permet de prendre en compte l'ensemble des phénomènes physiques impliqués lors de la détection des photons gamma : l'interaction rayonnement-matière, le transport des porteurs dans le cristal ainsi que le traitement électronique des signaux. Le simulateur couple la résolution numérique tridimensionnelle transitoire de l'équation adjointe de transport des porteurs, le calcul Monte-Carlo pour le suivi des photons dans le détecteur et le traitement électronique du signal, incluant un modèle précis du bruit. Les paramètres de sortie du simulateur sont, pour une source et une géométrie données, le spectre énergétique et le spectre biparamétrique (temps de montée du signal en fonction de son amplitude). La validation effectuée sur chacune des parties du simulateur, de ces phénomènes mais aussi sur le simulateur pris dans son intégralité nous conforte dans notre choix de modèles et sur la fiabilité de notre mise en œuvreParallel to the scientific investigations on gamma radioactivity, technological research on gamma ray detectors have rapidly developed. Gamma ray imaging is changing towards systems using room temperature semiconductors, whose principal advantages are compactness and intrinsic materials performances, due to the direct conversion of the gamma rays into electric charges. In the research field, the available solutions are numerous, thus justifying numerical simulation. Modelling presents a double interest for technological improvement and fast development of new techniques. A fully three-dimensional model of a semiconductor gamma ray detector is presented. It takes into account the physical phenomena involved in the detection process and models the readout electronic response and noise. The model successively involves the finite element transient computation of the adjoint transport equation, the Monte Carlo simulation of the photon transport and the electronic signal processing including an accurate noise model. The simulation outputs are pulse height spectra and biparametric spectra (rise time versus pulse height). The validation carried out on each part of the simulator and also on the whole simulator confirms that the set of chosen models is correct and that our implementation is reliable
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Robert, Yoann. "Simulation numérique et modélisation d’écoulements tridimensionnels instationnaires à surface libre. Application au système bateau-avirons-rameur." Thesis, Ecole centrale de Nantes, 2017. http://www.theses.fr/2017ECDN0023/document.
Full textAbstract:
La thèse s'intéresse aux deux écoulements présents en aviron, autour du bateau et de la palette, et aux interactions avec le système bateau-avirons-rameur. Le premier est inhabituel en hydrodynamique, à cause du cavalement important et des mouvements secondaires. La complexité du second provient de l'instationnarité et de la déformation de la surface libre. L'objectif consiste à mettre en oeuvre des méthodes numériques performantes et précises puis à les valider pour, à plus long terme, les réutiliser à des fins d'analyse et d’optimisation de la performance en aviron.Ces simulations instationnaires à surface libre sont coûteuses en ressources pour les codes RANS. Un algorithme de sub-cycling a été développé et validé sur plusieurs cas test, diminuant les temps CPU d'un facteur 3 à 4, sans perte de précision. Il est compatible avec la déformation et le raffinement automatique de maillage. Deux bases de données expérimentales sont exploitées pour chaque écoulement afin de valider le cadre de simulation. Pour celui autour de la palette, une campagne in situ et une autre en laboratoire sont utilisées. Dans les deux cas, les profils d'efforts sont bien capturés, compte tenu des incertitudes cumulées liées à la mesure indirecte de la cinématique de la palette par rapport à l'eau. Pour le skiff en configuration instationnaire, les efforts fluctuants sont bien capturés, en amplitude et en phase, pour des fréquences typiques. Des écarts inattendus (de l'ordre de 10%) sont constatés sur la valeur moyenne et restent pour le moment sans réponse probante. La structure d'une co-simulation entre les résolutions des écoulements et celle de la dynamique du système multicorps est initiéeThe thesis focuses on the two flows occurring in rowing,around the boat and the blade, and on interactions with theboat-oars-rower system. The first flow is unusual in hydrodynamics because of the large surge and secondary motions. The complexity of the second one comes from the unsteadiness and the free surface deformation. The goal is to set up efficient and accurate numerical methods to reproduce these flows and then to validate them for the purpose of analysis and optimisation of the performance in rowing.Those unsteady computations with free surface are cost lyin resources for RANS codes. A sub-cycling algorithm was developed and validated on several test cases, allowing to decrease the CPU time by a factor of 3 to 4, without loss of accuracy. It is compatible with mesh deformation and automatic grid refinement. Two experimental databases are exploited for each flow in order to validate the frame of simulation. For the flow around the blade, an in-situ campaign and a more controlled one conducted in laboratory, are used. In both cases, the profiles of the efforts are well captured, considering the cumulative uncertainties linked to the indirect measurement of the blade kinematics relative to the water. For the skiff in unsteady state, the fluctuating forces are well captured, in terms of amplitudes and phases, for typical frequencies. Unexpected errors (around10%) are observed for the mean value and remain unexplained for now. The structure of a co-simulation between the resolutions of the flows and the resolution of the dynamics of the multibody system is initiated
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Buhan, Maya de. "Problèmes inverses et simulations numériques en viscoélasticité 3D." Paris 6, 2010. http://www.theses.fr/2010PA066379.
Full textAbstract:
Dans cette thèse, nous abordons plusieurs problèmes mathématiques et numériques relatifs aux équations de la viscoélasticité en trois dimensions. Dans la première partie, nous considérons le système linéaire et nous nous intéressons au problème inverse de récupération d'un coefficient viscoélastique. Pour ce système, nous démontrons une inégalité de Carleman (Chapitre 1) et un résultat de stabilité dans le prolongement unique (Chapitre 2). Nous utilisons ensuite ces résultats pour prouver deux inégalités de stabilité pour le problème inverse, l'une relative à une unique mesure interne et l'autre à une unique mesure sur une partie arbitrairement petite de la frontière (Chapitre 3). Finalement, nous proposons une méthode pour résoudre ce problème numériquement et présentons une application en imagerie médicale (Chapitre 4). Dans la deuxième partie, nous étudions le système de la viscoélasticité non linéaire. Nous présentons des méthodes numériques pour le résoudre et l'implémentation de ces dernières en trois dimensions sur des géométries complexes (Chapitre 5). Une application biomédicale à la simulation des déformations des structures cérébrales est ensuite décrite (Chapitre 6). Enfin, nous abordons une question de modélisation en proposant un modèle couplé viscoélastique/viscoplastique en grandes déformations (Chapitre7).
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Di, pierro Bastien. "Etude de l'évolution spatio-temporelle d'un jet tournant tridimensionnel à masse volumique variable." Thesis, Aix-Marseille, 2012. http://www.theses.fr/2012AIXM4749/document.
Full textAbstract:
La dynamique instable des jets tournants est étudiée, en tenant compte des variations de masse volumique au sein de l'écoulement. Un code de simulation numérique directe permettant de résoudre les équations de Navier-Stokes à masse volumique variable a été développé, en utilisant une méthode originale et efficace pour résoudre le champs de pression. Analytiquement, deux modes instables bidimensionnels ont été mis en évidence, et sont identifiés comme des modes de Couette-Taylor et de Rayleigh-Taylor, ainsi qu'un troisième mode tridimensionnel, du à un couplage de vitesse. La dynamique instable de cet écoulement résulte d'une compétition entre ces trois modes, et les simulations numériques montrent que ces modes perdurent non linéairement. Ensuite, le comportement spatio-temporel de cette instabilité est étudiée par simulation numérique directe, et il a été montré qu'il existe une transition vers des modes absolument instables, sous l'effet du rapport de densité s ainsi que du taux de rotation q. Cette dynamique est également étudiée expérimentalement au travers de plusieurs méthodes de mesures, et la présence de mode globaux auto-entretenus est mise en évidence qui sont en bon accord avec les résultats numériques. Finalement, le phénomène de l'éclatement tourbillonnaire est étudié, et montre le rôle prépondérant de la viscosité réelle. En effet, l'éclatement tourbillonnaire est un mécanisme permettant de soulager le système de l'intensification de la vorticité, au travers de la viscosité, alors qu'il n'apparaît pas en traitant les équations d'Euler tronquéesThe unstable dynamics of a swirling jet flow is studied, including density variations within the flow. A direct numerical simulation method was developed to solve variable density Navier-Stokes equations, using an accurate and efficient pressure solver. Analitically, two unstable bi-dimensionnal modes are highlighted, and are identified as Couette-Taylor and Rayleigh-Taylor modes. A three-dimensionnal mode is also highlighted, wich is created by the shear. Numerical simulations show that those modes are nonlinearly persistant. Then, the spatio-temporal instability behaviour is studied numerically, and show that the instability undergoes to a convective/absolute transition with density ratio s and rotation rate q. This dynamic is also studied experiementally through different methods, and Global selfsustained modes are highlighted wich are in ggod agreement with numerical results. Finally, the vortex breakdown phenomenon is studied, and show the crucial role of real viscosity. Indeed, the vorticity intensification is relaxed through the viscosity effect, while it is not treating the truncated Euler Equations
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Toubin, Marc. "Caractérisation et simplification de modèles numeriques de scènes réelles par approche multirésolution dans un contexte multi-capteurs." Dijon, 2000. http://www.theses.fr/2000DIJOS082.
Full textAbstract:
ACette thèse est consacrée a la simplification de modèles numériques de scènes naturelles dans un contexte multi-capteurs en vue de leur utilisation dans des environnements contraints. Cette méthode s'appuie sur une analyse multirésolution des données afin d'extraire les informations pertinentes contenues à différentes échelles. Les images provenant des capteurs sont traitées à l'aide de la transformée en ondelette quinconce, construite à l'aide de nouvelles bases, autorisant une sélection plus fine des détails. Les résultats sont regroupés sous forme de deux images de pertinence : la première pour les données géométriques et la seconde pour les données des autres capteurs. Le processus de réduction des données fait intervenir ces images de pertinence afin de supprimer les informations qui n'ont pas été retenues lors de la phase d'analyse. L'utilisateur contrôle le processus de simplification en choisissant la nature des données et la résolution des détails des données à conserver en fonction du contexte applicatif. Cette méthode est appliquée à la caractérisation d'objets provenant du domaine des sciences de la terre et à la description de sites en milieux hostiles pour la robotique.
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Claro, Barreto Alejandro. "Expérimentation et modélisation de l'hydrodynamique et de la dispersion de la pollution particulaire au sein des déversoirs latéraux." Thesis, Lyon, 2020. http://www.theses.fr/2020LYSEI083.
Full textAbstract:
Les déversoirs d’orages (DO) d’un système de collecte sont la principale source de pollution des milieux récepteurs en temps de pluie. La maîtrise des flux de pollution déversés par ces DO requiert l’étude de l’hydrodynamique et du transport de polluants véhiculés généralement sous forme particulaire en suspension. L’ensemble des travaux expérimentaux et numériques s’est intéressé à l’hydrodynamique et à la dispersion des polluants particulaires au niveau des déversoirs latéraux aux échelles laboratoire et terrain. L’écoulement tridimensionnel est caractérisé grâce aux données suivantes : la hauteur d’eau, le débit, le champ de vitesse et l’énergie cinétique turbulente. La dispersion des polluants particulaires est étudiée à l’aide de la répartition massique à l’échelle pilote et de la concentration et du flux de pollution en DBO5 déversés à l’échelle terrain. Cette étude a permis de valider pour la première fois, à notre connaissance, l’approche numérique 3D basée sur la mécanique des fluides numérique (CFD, en anglais) appliquée au cas d’un déversoir latéral complexe soumis à l’autosurveillance réglementaire grâce aux données in situ de hauteurs d’eau, débits amont et débits déversés, collectées par Valence Romans Agglo. Les résultats d’analyse des premières campagnes montrent que le critère de conformité réglementaire lié au flux de pollution déversé en temps de pluie s’avère être adapté au fonctionnement du système de collecte de la ville de Valence. En effet, la concentration en DBO5 déversée par le principal DO est inférieure à celle mesurée en entrée de la station de traitement. Ces travaux confirment l’emploi de l’approche CFD et des essais en laboratoire comme outils opérationnels permettant (i) de comprendre le comportement hydrodynamique d’un DO en temps de pluie, (ii) d’analyser la conformité d’un système de collecte et (iii) d’évaluer et d’améliorer la mise en place de l’autosurveillanceCombined sewer overflows (CSO) in a sewer system are the main source of pollution for the receiving environments during wet weather. The control of pollution flux discharges by CSO requires the study of hydraulics and pollutant transport, conveyed mostly as suspended particles. All experimental and numerical simulations have focused on hydrodynamics and the dispersion of particulate pollutants within side weirs at laboratory and field scales. The tridimensional flow is characterized by means of the water height, flowrate, velocity and turbulent kinetic energy fields. The particulate pollutant dispersion is studied by means of the mass distribution at laboratory scale and the BOD5 concentration and flux discharged at field scale. This study validated for the first time, to our knowledge, the 3D numerical approach based on the computational fluid dynamics (CFD) applied to the case of a complex side weir subjected to regulatory self-monitoring using in situ data of water heights, upstream flows and discharged flows, collected by Valence Romans Agglo. The first campaigns show that the regulatory compliance criterion linked to the flow of pollution discharged in rainy weather is proving to be adapted to the functioning of the sewer system of the city of Valence. Indeed, the concentration of DBO5 discharged by the main CSO is lower than that measured at the entrance of the wastewater treatment plant. This work confirms the use of CFD and laboratory tests as operational tools allowing (i) to understand the hydrodynamic behaviour of CSO in wet weather, (ii) to implement self-monitoring and (iii) to analyse sewerage system compliance
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Mocellin, Katia. "Contribution à la simulation numérique tridimensionnelle du forgeage à chaud : étude du contact et calcul multigrille." Phd thesis, École Nationale Supérieure des Mines de Paris, 1999. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00480385.
Full textAbstract:
Ce travail se situe dans le cadre de la modélisation numérique par éléments finis du procédé de forgeage à chaud des métaux. Il a pour but l'optimisation du logiciel de simulation numérique tridimensionnelle Forge 3. Il s'oriente autour de deux points bloquants pour une utilisation de ce logiciel: des problèmes de précision sur la surface de contact entre la pièce et l'outil et un temps de calcul élevé. Dans la première partie, on étudie le problème du contact unilatéral. En partant de la méthode de pénalisation existant, on améliore l'algorithme de contact par la mise en place d'un algorithme implicite. On valide ces développements sur plusieurs cas de forgeage où l'on montre l'apport du nouvel algorithme en terme de précision de gestion de la surface entre la pièce et l'outil. Dans la seconde partie, on traite du problème de temps de calcul. Malgré la mise en place d'une méthode de calcul parallèle les délais de calcul pour une simulation tridimensionnelle restent très élevés. Nos travaux ont donc consisté à remplacer le solveur de type résidu minimal implémenté dans Forge 3 par une méthode asymptotiquement optimale basée sur l'utilisation de multigrilles. Nous avons développé une méthode originale utilisant la méthode de résidu minimal comme lisseur et une méthode de raffinement de maillage pour la construction des différents niveaux. Nous avons optimisé cet algorithme en introduisant en particulier un préconditionneur utilisant une factorisation de Crout incomplète pour les résolutions grille grossière. Les résultats obtenus en bigrille sur différents cas de forgeage sont excellents et les quelques résultats sur un calcul avec trois niveaux de maillage sont très encourageants.
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Renouf, Mathieu. "Optimisation numérique et calcul parallèle pour l'étude de milieux divisés bi- et tridimensionnels." Phd thesis, Université Montpellier II - Sciences et Techniques du Languedoc, 2004. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00007686.
Full textAbstract:
Ce travail est dédié à la simulation numérique des milieux granulaires denses dont les interaction sont régies par des lois de contact frottant. L'approche utilisée est la méthode "Non Smooth Contact Dynamics" qui traite le contact sans régularisation numérique et utilise un algorithme de type Gauss-Seidel. Pour diminuer le temps nécessaire aux simulations, et mener des études paramétriques fines, nous avons procédé à plusieurs types d'optimisation numérique portant, dans un premier temps, sur la mise en oeuvre de différents types d'implémentation exploitant ou non le calcul parallèle (optimisation informatique) puis, dans un second temps, sur le développement d'un algorithme de type Gradient Conjugué (optimisation algorithmique). Ces différentes stratégies se révèlent très efficaces nous permettant de simuler plus rapidement des problèmes bi et tridimensionnels. Deux applications pointant sur la diversité de comportement des milieux granulaires (liquide/solide) ont été abordées: une étude numérique sur les écoulements en tambour tournant venant compléter des résultats expérimentaux et une étude de mouvements tectoniques par éléments discrets permettant de porter un nouveau regard sur les expériences analogiques en "boîtes à sable" effectuées en géophysique.
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Buffat, Marc. "Étude de la simulation numérique par une méthode d'éléments finis des écoulements internes subsoniques instationnaires bi et tridimensionnels." Lyon 1, 1991. http://www.theses.fr/1991LYO10002.
Full textAbstract:
Les travaux de cette thèse s'inscrivent dans le cadre du développement de méthodes numériques pour simuler et étudier les écoulements internes subsoniques. L'approche utilisée tente aussi de montrer les liens qui existent entre la physique, l'analyse numérique et l'informatique lorsque l'on réalise des expériences numériques en mécanique des fluides. Dans le premier chapitre, on étudie une modélisation des écoulements internes subsoniques, basée sur une approximation de faible nombre de mach. Dans le second chapitre, on analyse différents schémas numériques d'intégration d'une équation de conservation scalaire. On montre en particulier que la résolution numérique précise d'un problème instationnaire nécessite des schémas en temps d'ordre 2 et des discrétisations spatiales par éléments finis précises. Dans le troisième chapitre, on développe une méthode numérique performante pour résoudre le système d'équations de conservation décrivant les écoulements interne subsoniques. Cette méthode numérique utilise des schémas en temps semi-implicite d'ordre 1 ou implicite d'ordre 2, une approximation par éléments finis p1/iso p2 et un algorithme de résidu minimal pré-conditionné de type Uzawa pour résoudre le problème de Lagrange variationnel. Dans le chapitre suivant on analyse les techniques mises en œuvre pour implanter et optimiser cette méthode numérique. Dans le dernier chapitre, on étudie l'écoulement dans un canal autour d'une rangée périodique de cylindres. Grâce à la simulation numérique on a caractérisé les premières instabilités qui apparaissent, et on a mis en évidence un couplage entre une instabilité principale de canal (de type Tolmien-Schliechting) avec une instabilité de sillage (de type allée de Karman)
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Dillard, Thierry. "Caractérisation et simulation numérique du comportement mécanique des mousses de nickel : morphologie tridimensionnelle, réponse élastoplastique et rupture." Phd thesis, École Nationale Supérieure des Mines de Paris, 2004. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00007530.
Full textAbstract:
L'objectif de ces travaux de thèse est double. Il consiste, dans un premier temps, à étudier la microstructure des mousses de nickel ainsi que les mécanismes locaux de déformation et de rupture, puis, dans un second temps, à proposer une modélisation du comportement mécanique global en traction des mousses. Des essais mécaniques in-situ sous MEB ou en tomographie aux rayons X ont été réalisés. Ces essais montrent que les mécanismes de déformation en traction diffèrent de ceux observés en compression. La mousse se déforme en traction par réalignement et étirement des brins tandis qu'une flexion suivie d'un flambement des brins s'opèrent en compression. De plus, une forte localisation de la déformation dans les zones moins denses de la mousse est visualisée au cours d'un essai de compression. L'étude des mécanismes de rupture en traction fait aussi apparaître que la fissuration des mousses, majoritairement transgranulaire, intervient préférentiel-lement aux nœuds. Sa propagation s'effectue cellule par cellule et la zone endommagée possède une largeur d'environ cinq cellules. A partir des essais de tomographie aux rayons X, l'architecture initiale de la mousse ainsi que son évolution au cours du chargement ont été reconstruites. L'analyse de la morphologie tridimensionnelle de la mousse montre qu'un tiers des cellules est constitué de dodécahèdres et que 57% des faces des cellules sont pentagonales. L'influence du procédé de fabrication de la mousse est de deuxième importance par rapport à celui de la mousse précurseur en polyuréthanne. Les cellules sont allongées et orientées suivant la direction normale de la mousse. Cette anisotropie géométrique explique, au moyen d'un modèle analytique simple, l'anisotropie élastique observée en traction. La forme de la cellule la plus répandue a aussi été identifiée. Il s'agit d'un dodécahèdre, composé de deux quadrilatères, de huit pentagones et de deux hexagones. Pour modéliser le comportement mécanique des mousses en traction, deux voies ont été envisagées. La première consiste à décrire la mousse par un réseau de poutres se déformant uniquement par flexion. Le comportement uniaxial des mousses est alors simulé en fonction de la densité et de l'anisotropie géométrique. Le modèle montre que l'arrivée et la propagation du front plastique dans la poutre ne suffisent pas à expliquer la non linéarité du comportement macroscopique observée expérimentalement. A partir des lois de comportement des matériaux constitutifs des brins de la mousse, le modèle est aussi capable de prévoir le comportement uniaxial global de mousses multiphasées. L'application du modèle à deux phases au cas des mousses de nickel oxydées prouve que le comportement plus rigide des mousses oxydées peut être prédit en fonction de leur degré d'oxydation en tenant compte, toutefois, de la rupture de la couche d'oxyde. La deuxième approche, plus phénoménologique, met en œuvre une vision continue de la mousse. La mousse est alors assimilée à un milieu homogène équivalent. Des essais mécaniques, mesurant simultanément les déformations instantanées dans les trois directions principales de la mousse, ont été développés pour identifier les paramètres du modèle. Le modèle multiaxial est alors testé autour d'un trou macroscopique réalisé dans une plaque de mousse, puis validé par comparaison avec les champs de déformation issus d'essais photomécaniques. Ces essais photomécaniques mettent en exergue des hétérogé-néités de déformation non expliquées ainsi qu'un effet d'échelle dû à la taille critique d'un trou dans un milieu poreux. Le modèle classique, inapte à prévoir cet effet de taille, est alors étendu vers la mécanique des milieux continus généralisés. En introduisant une seule variable interne supplémentaire, le modèle micromorphe choisi est capable de rendre compte de l'effet d'échelle observé expérimentalement. De plus, ce modèle permet aussi de donner une bonne estimation de la largeur de la zone fissurée et de la ductilité des mousses en présence de fissures
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Dillard, Thierry Jean-Paul. "Caractérisation et simulation numérique du comportement mécanique des mousses de nickel : morphologie tridimensionnelle, réponse élastoplastique et rupture." Paris, ENMP, 2004. https://pastel.archives-ouvertes.fr/tel-00007530.
Full textAbstract:
Des essais mécaniques in-situ sous MEB ou en tomographie aux rayons X ont été réalisés pour étudier les mécanismes locaux de déformation et de rupture. Une description détaillée de la morphologie 3D des mousses est obtenue. L'anisotropie mécanique observée est reliée à la géométrie des cellules. Un modèle analytique uniaxial, fondé sur la flexion élastoplastique des brins, est développé pour prédire le comportement en traction des mousses en fonction de leur densité relative et de leur anisotropie. Le modèle est ensuite étendu au comportement des mousses biphasées et appliqué aux mousses oxydées. L'influence des brins creux est aussi étudiée. Puis, la mousse est assimilée à un milieu homogène équivalent. Le modèle continu est validé au moyen des champs de déformation issus d'essais photomécaniques. Le modèle classique, inapte à prévoir l'effet d'échelle observé dans une plaque de mousse trouée, est étendu vers la mécanique des milieux micromorphes. Le modèle micromorphe permet de plus de donner une bonne estimation de la largeur de la zone fissurée et de la ductilité des mousses en présence de fissuresDeformation behaviour and failure of nickel foams are studied during loading by using X-ray microtomography. A detailed description of the 3D morphology is presented. Dimensions and orientation of each cell are determined. The geometrical aspect ratio is linked to the mechanical anisotropy of the foam. In tension, a uniaxial analytical model, based on elastoplastic strut bending, is developed. The whole stress-strain curve of the foam is predicted according to its specific weight and its anisotropy. The model is also extended to two-phase foams and the influence of the hollow struts is analysed. The two-phase foams model is finally applied to oxidized nickel foams and compared with experimental data. A phenomenological compressible continuum plasticity model is also proposed and identified in tension. The identification of the model is carried out using experimental strain maps obtained by a photomechanical technique. The multiaxial model is extended to a micromorphic one to incorporate non local features accounting for the size effects observed for small holes. The prediction of the model is evaluated in the case of subsequent fracture of the specimen through crack propagation
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Menezla, Rabea. "Réalisation d'un logiciel de résolution de l'équation de poisson à trois dimensions : Simulation numérique tridimensionnelle du claquage des composants à jonctions P-N." Ecully, Ecole centrale de Lyon, 1990. http://www.theses.fr/1990ECDL0027.
Full textAbstract:
Les simulations numeriques sont couramment utilisees au moment de la conception des dispositifs electroniques pour etudier leur comportement sous certaines conditions d'environnement. La modelisation du fonctionnement du systeme a etudier au moyen d'equations mathematiques representant son comportement physique est a la base de tout programme de simulation. Cette these a porte sur la realisation d'un simulateur numerique tridimensionnel de la tenue en tension des composants electroniques discrets ou integres, realises dans une technologie de type planar. Le logiciel concu traite particulierement les effets de courbure apparaissant aux bordures des masques de diffusions et entrainant un claquage de type spherique ou cylindrique. Son objectif est d'etudier le claquage par avalanche survenant dans les dispositifs a jonctions p-n polarisees en inverse (en particulier le claquage spherique), et de donner la distribution de potentiel dans le volume du dispostif d'etude. Les tests de validation du logiciel numerique tridimensionnel clac3 ont porte essentiellement sur l'etude du claquage des diodes a jonctions p-n et des jonctions drain-substrat des transistors pmos