Modélisation numérique d'écoulements bifluides 3 D instationnaires avec adaptation de maillage

Numerical simulation of unsteady 3D bifluid flows with mesh adaptation

• Auteur / Autrice : Damien Guégan
• Direction : Alain Dervieux
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mécanique
• Date : Soutenance en 2007
• Etablissement(s) : Nice
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences fondamentales et appliquées (Nice ; 2000-....)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Anisotropie

Calcul adaptatif

Ensembles de niveaux, Méthodes d'

Modèles mathématiques

Écoulement diphasique

Résumé

L'objectif de cette thèse est de développer un outil numérique dédié à la prédiction d'écoulements multifluides. Nous nous plaçons dans le cadre des équations de Navier-Stokes instationnaires. Les fluides sont considérés comme incompressibles et immiscibles. La discrétisation de ces équations est effectuée par une méthode de projection, tandis que le suivi de l'interface est assurée par la méthode Level Set. Nous proposons une méthode d'interface mince, la Ghost Fluid Method, afin de traiter de manière fine sur des maillages non-structurés, les discontinuités à l'interface. Des comparaisons sont effectuées avec une méthode d'épaississement. La partie principale de ce travail est consacrée à la mise au point d'un couplage entre le solveur Navier-Stokes et des techniques d'adaptation de maillages. Après avoir décrit les techniques utilisées, nous proposons des solutions afin d'adapter efficacement les maillages aux écoulements bifluides. Notre approche est validée sur des tests académiques et testée sur plusieurs simulations 2D et 3D plus complexes, bénéficiant de résultats expérimentaux.

The purpose of this thesis is to develop a numerical method dedicated to the prediction of multifluid flows. We work with unsteady Navier-Stokes equations. The fluids are considered incompressible and immiscible. We use a projection method to discretize these equations, whereas interface tracking is enforced by the Level Set method. We propose a sharp interface method, the Ghost Fluid Method, to take into account a thin interface discontinuity, on unstructured meshes. We present a comparison with dispersed interface method. An important part of our work is devoted to the development of a coupling between Navier-Stokes solver and mesh adaptation technique. After the description of these technique, we propose solutions to efficiently adapt meshes to bifluid flows. Our approach is validated on academic tests cases and tested on several simulations 2D and 3D more complicated. Comparisons with experiments are presented.