Thèse soutenue

Développements et applications de la méthode SPH aux écoulements visqueux à surface libre

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Auteur / Autrice : Jean-Marc Cherfils
Direction : Elie Rivoalen
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Mécanique des fluides
Date : Soutenance en 2011
Etablissement(s) : Le Havre

Résumé

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Cette thèse porte sur le développement, la validation et l'application d'un code de calcul numérique à surface libre. Smoothed Particle Hydrodynamics (SPH) est une methode particulaire, Lagrangienne, imaginée à l'origine pour la simulation de corps gravitaires en astrophysique. Depuis les années 90, elle a été étendue à la modélisation d'écoulements à surface libre. En effet, lors de grandes déformations des interfaces (déferlement par exemple), l'absence de maillage est particulièrement intéressante. Cette propriété est également intéressante pour la simulation de plusieurs phases liquides aux propriétés différentes (eau / fond sédimentaire par exemple). Les applications visées sont la propogation de la houle et son interaction avec des obstacles immergés. Le modèle SPH a donc été établi en se basant sur la bibliographie et validé sur le cas de l'étirement d'une goutte en l'absence de gravité. Ensuite, la prise en compte de conditions aux limites sur des parois solides est étudiée puis appliquée à l'effondrement d'une colonne d'eau suivi d'un impact sur un mur vertical. Enfin, le modèle est étendu aux écoulements visqueux. Une nouvelle méthode de prise en compte des conditions limites de type adhérence, inspirée des frontières immergées en différences finies, a ainsi été développée. Elle autorise la simulation d'écoulements autour d'objets de formes complexes immergés dans le fluide. Le modèle est finalement appliqué à la propagation de la houle en canal et à son amortissment par une laque horizontale immergée.