NantilusModélisation d'écoulements visqueux par méthode SPH en vue d'application à l'hydrodynamique navale
L un des enjeux actuels de l hydrodynamique navale est la simulation des corps en déplacement rapide, comme par exemple une vedette rapide. La méthode SPH (Smoothed Particle Hydrodynamics) est bien adaptée pour décrire les phénomènes violents à la surface libre. Cependant, celle-ci ne permet pas, po...
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| Format : | Thèse ou mémoire |
| Langue : | français |
| Titre complet : | Modélisation d'écoulements visqueux par méthode SPH en vue d'application à l'hydrodynamique navale / Matthieu De Leffe; sous la direction de Bertrand Alessandrini |
| Publié : |
2011 |
| Description matérielle : | 1 vol. (xi-142 p.) |
| Note de thèse : | Thèse de doctorat : Hydrodynamique : Ecole centrale de Nantes : 2011 |
| Sujets : |
| Résumé : | L un des enjeux actuels de l hydrodynamique navale est la simulation des corps en déplacement rapide, comme par exemple une vedette rapide. La méthode SPH (Smoothed Particle Hydrodynamics) est bien adaptée pour décrire les phénomènes violents à la surface libre. Cependant, celle-ci ne permet pas, pour l instant, la modélisation précise des phénomènes visqueux et turbulents. De plus la prise en compte de géométries complexes est délicate dans le cas des méthodes particulaires et les méthodes actuelles montrent d importantes limitations. Dans ce contexte, après une première synthèse des différentes techniques existant dans la littérature, le premier axe de recherche a été le développement d une méthode de traitement des conditions aux limites flexible, robuste et permettant de garder une bonne précision. Les résultats de ces travaux se sont montrés probants et la technique est bien validée. Des modélisations de conditions d entrée-sortie ont aussi été proposées. Le second axe de recherche a porté sur la simulation d écoulements à nombre de Reynolds supérieurs à 100. Une analyse détaillée a mis en lumière une viscosité numérique excessive de la méthode. Plusieurs voies ont été investiguées pour contrer ce phénomène, comme l utilisation d un remaillage et celle d une description ALE. Le dernier axe a porté sur l étude de la capacité de la méthode SPH à simuler des écoulements turbulents. Une étude de turbulence libre a montré que, dans certaines conditions, on est capable de réaliser avec une bonne précision des simulations turbulentes. En revanche, un phénomène d accumulation d énergie cinétique aux petites échelles a été mis en lumière, et devra être pris en compte dans le cadre de l utilisation future d un modèle de turbulence qui requerra aussi l utilisation de résolutions variables en espace. One of the current issues of naval hydrodynamics is the simulation of fast moving body, like a speedboat. The SPH method (Smoothed Particle Hydrodynamics) is well suited to model violent free surface flows. However, it does not allow, for now, taking into account viscous and turbulent phenomena. Furthermore handling complex geometries is difficult in the case of particle methods and current methods show important limitations. In this context, after an initial overview of the various techniques present in the literature, the first line of research was the development of a robust and flexible method for modelling boundary conditions in preserving good accuracy. This technique proved to be effective and was well validated. At the same time, inflow and outflow condition modelling was proposed. The second line of research focused on the simulation of flows with Reynolds number greater than 100. Detailed analysis highlighted excessive numerical viscosity of the method. Several approaches were investigated to tackle this phenomenon, such as the use of remeshing, or of an ALE formulation. The last line dealt with the ability of the SPH method to simulate turbulent flows. Study of free turbulence shown that, under certain conditions, it is able to perform this kind of simulations with good accuracy. However, a phenomenon of kinetic energy accumulation at small scales was highlighted, and shall be taken into account in the future use of a turbulence model, which will also require the use of variable space resolution. |
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| Variantes de titre : | Modelling of viscous flows by SPH method for application to naval hydrodynamics |
| Notes : | Partenaire de recherche : Laboratoire de mécanique des fluides, Nantes |
| Bibliographie : | Bibliographie p.137-142 |