Développement d’une méthode numérique compressible pour la simulation de la cavitation en géométrie complexe.

On the cavitation modeling using compressible Navier-Stokes equations and a high-resolution finite volume scheme

• Auteur / Autrice : Lionel Bergerat
• Direction : Farid Bakir, Sofiane Khelladi
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mécanique
• Date : Soutenance le 17/12/2012
• Etablissement(s) : Paris, ENSAM
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences des métiers de l'ingénieur (Paris)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : DynFluid - Laboratoire de Dynamique des Fluides - laboratoire de Dynamique des Fluides
• Jury : Président / Présidente : Regiane Fortes-Patella
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Farid Bakir, Sofiane Khelladi, Miguel Asuaje
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Xésus Nogueira, Carlos Santolaria

Mots clés

Mots clés contrôlés

Cavitation

Écoulement diphasique

Mach, Nombre de

Mots clés libres

Ecoulement interne

Tubromachine

Diphasique

Cavitation

Cavitation

Complex geometry

Simulation

Résumé

La cavitation est un phénomène de changement de phase dans les zones de basses pressions des machines hydrauliques. Ses conséquences sont souvent néfastes : pertes de performances, génération de bruit et de vibrations, abrasion des matériaux... Ces effets deviennent une préoccupation importante dans la conception des machines hydrauliques. Ce travail a pour objectif principal de développer un modèle de simulation numérique pour la simulation de la cavitation à haut ordre de précision, pour des écoulements compressibles visqueux, et pour des géométries complexes. Le modèle adopté pour la modélisation de la cavitation est le modèle de mélange homogène. Cette formulation ne dépend d'aucun paramètre empirique et peut être aisément étendu à du multi-espèce. Nous utilisons un code de volumes finis, dont le haut ordre de reconstruction est assuré par la méthode des moindres carrés mobiles.

Cavitation is a phase change phenomenon, wich occurs in low pressure areas in hydraulic systems. Its consequences are often harmful and undesired : it causes loss of efficiency, noise and vibration generation, and structural abrasion... These effects become a major preoccupation in the conception of hydraulic systems. The main objective of this work is to develop a numerical tool for the numerical modelisation of cavitation at high orders of accuracy, for compressible and viscous flows, in complex geometries. The model used for the modelisation of the cavitation is the homogeneous mixture model, wich formulation is independent of empirical parameters, and is easily extendable for multi-spieces flows. We use a finite volume developped in the DynFluid laboratory, in wich the high accuracy order of reconstruction is obtained using the Moving Least Square approximation.