Modélisation et simulation numérique en dynamique rapide d'interactions entre fluide et structure souple : application à l'amerrissage d'un avion

Modelling and numerical simulation in transient dynamic field of interactions between fluid and flexible structure application to aircraft ditching

• Auteur / Autrice : Hélène Ribet
• Direction : Patrick Laborde
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mathématiques appliquées
• Date : Soutenance en 1997
• Etablissement(s) : Toulouse 3

Résumé

Grace au developpement important des moyens informatiques de calculs, des simulations numeriques d'impacts hydrodynamiques deviennent envisageables aujourd'hui, simulations dont le niveau de complexite est lie a la nature des resultats souhaites. Leur principale difficulte reside dans la modelisation des interactions entre fluide et structure, dans le cas d'un regime de dynamique rapide transitoire. La connaissance du comportement structural du corps n'apparait plus comme un obstacle aujourd'hui ; les codes de calculs permettent des simulations tres precises d'ecrasement de structures, pouvant inclure des ruptures complexes. De meme, la modelisation des ecoulements de fluide atteint des niveaux de precision eleves. Il reste donc a modeliser l'influence d'un milieu sur l'autre. Le but de cette etude est la prevision du comportement d'un corps impactant le fluide ; elle est donc concentree sur la connaissance de ses mouvements et de ses deformations locales. La methode numerique choisie a donc privilegie la modelisation structurale, plutot que celle de l'ecoulement, car seule la sollicitation en pression du fluide est essentielle. Pour cette raison, une approche de type elements finis, developpee pour l'etude de structures souples complexes est adoptee, en preference a des methodes de type integrales ou masses ajoutees. Ce travail de recherche a pour objectif de mettre en evidence les potentialites, les limites et le cout d'exploitation d'une telle methode a modeliser un impact sur l'eau d'une structure souple, tant pour une formulation lagrangienne que ale. Apres l'evocation du contexte industriel, cette etude s'articule donc autour, d'une part, de la modelisation mathematique et de la resolution numerique de ce type d'impact et d'autre part, de la validation d'une mef explicite de dynamique rapide, suivie d'une application a un cas industriel