Modélisation du givrage en plusieurs couches dans le solveur NSMB

Multi-step icing modelling in the NSMB solver

• Auteur / Autrice : Ali Al-Kebsi
• Direction : Yannick Hoarau, Robert Mosé
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mécanique des fluides
• Date : Soutenance le 31/01/2020
• Etablissement(s) : Strasbourg
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Mathématiques, sciences de l'information et de l'ingénieur (Strasbourg ; 1997-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire des sciences de l'ingénieur, de l'informatique et de l'imagerie (Strasbourg ; 2013-....)
• Jury : Président / Présidente : Philippe Helluy
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Yannick Hoarau, Robert Mosé, Philippe Helluy, Héloïse Beaugendre, Marcello Righi, Jean-Philippe Pineau
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Héloïse Beaugendre, Marcello Righi

Mots clés

Mots clés contrôlés

Navier-Stokes, Équations de

Turbulence

Air -- Écoulement

Modélisation CFD

Modèles mathématiques

Avions -- Givrage -- Prévention

Mots clés libres

Givrage

Multi-couche

CFD

Level-set

IBM

Modélisation numérique

Ice accretion

Multi-step

Multi-layer

Multi-shot

CFD

Level-set

IBM

Numerical modelling

Résumé

L'accumulation de givre en vol est modélisée en utilisant l'approche novatrice Level-set. La méthode Level-set permet d'éviter les problèmes de remaillage complexe que posent les différents modèles de givrage utilisés par l'industrie. Elle permet de simuler des formes de glace très complexes avec toutes les topographies contraignantes, en particulier les frontières coalescentes ou fortement séparatrices. La méthode Level-set permet une simulation multicouche simple. La frontière solide est traitée par différentes méthodes, de manière implicite ou explicite. La partie solide, l'aile et la glace, est définie par une fonction caractéristique de niveau dans le premier cas, alors que dans le second, l'interface est définie comme une liste de points Lagrangiens. Par conséquent, les conditions aux limites de l'écoulement d'air sont appliquées à travers la turbulence modélisée au niveau de la paroi. D'autre part, le transport des gouttelettes est modélisé par une approche eulérienne IBM-LS, en utilisant une formulation discrète de l'interface.

In-Flight ice accretion is modeled using the Level-Set novel approach. The Level-Set method alleviates concerns of complex remeshing in concurrent ice models used by the industry. It allows the simulation of very complex ice forms with all difficult topographies, namely coalescing interfaces or severely separating ones. The Level-Set method allows a straightforward multi-step simulation. The solid boundary is treated in different methods, implicitly or explicitly. The solid part, wing and ice, is defined via a characteristic level-set function in the former case, and the interface is defined as a list of Lagrangian points in the latter Therefore, the air flow boundary conditions are applied through the turbulencemodeled at the wall. On the other hand, droplet transport is modeled via an IBM-LS Eulerian approach, using a discrete formulation of the interface.