Modélisation et simulation du déplacement de corps indéformables dans les écoulements diphasiques

Modelling and Simulation of the effects of a moving body in multiphase compressible flows

• Auteur / Autrice : Eliam Herichon
• Direction : Richard Saurel
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mécanique et Physique des Fluides
• Date : Soutenance le 16/12/2014
• Etablissement(s) : Aix-Marseille
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole doctorale Sciences pour l'Ingénieur : Mécanique, Physique, Micro et Nanoélectronique (Marseille ; 2000-....)
• Jury : Président / Présidente : Olivier Le Métayer
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Ashwin Chinnayya, Boniface Nkonga

Mots clés

Mots clés contrôlés

Ensembles de niveaux, Méthodes d'

Méthodes des frontières immergées

Simulation, Méthodes de

Écoulement diphasique

Mots clés libres

Écoulements diphasiques

Méthode Level Set

Méthode de relaxation

Ghost Cell

Frontières immergées

Modélisation

Simulation numérique

Multiphase flows

Level Set method

Relaxation method

Ghost Cell method

Immersed Boundaries

Modelisation

Numerical simulation

Résumé

Ces travaux portent sur la modélisation et la simulation numérique des effets du déplacement d'un corps indéformable dans un écoulement multiphasique compressible. Ils se placent dans le cas où plusieurs objets sont en mouvement ou dans le cas où un objet est en mouvement dans un milieu aux géométries complexes. L'étude ne peut alors pas être placée dans le référentiel lié à l'objet en mouvement. Le modèle est basé sur une méthode multiphasique à interfaces diffuses où les différentes phases sont en équilibre mécanique. Le système régissant l'écoulement fluide est augmenté d'une équation d'advection. Cette dernière s'applique sur une fonction Level Set dont le niveau zéro permet de localiser le mobile dans l'espace. Des termes de couplage sont ajoutés au membre de droite des équations d'évolution de la quantité de mouvement et de l'énergie totale. Ces termes sont composés d'un facteur du type pénalisation et d'un facteur du type relaxation de vitesses. Cette nouvelle méthode permet de simuler des cas complexes où peuvent interagir des mobiles à hautes vitesses, des ondes de choc et des interfaces liquide/gaz.

This work deals with modelling and the numerical simulation of the effects of a moving rigid body on a multiphase flow. Here more than one object is moving, or an object is moving in a complex geometry domain. So the reference frame linked to the moving body can't be used. The model is build on a multiphase diffuse interface method with mechanical equilibrium. An advection equation is added. It applies on a Level Set function used to track the moving body. Coupling terms are added to the momentum equation and to the total energy equation. These terms are made of a penalization factor and a velocity relaxation factor. This new method allows to simulate complex cases where can interact high velocity objects, shock waves and liquid / gas interfaces.