Améliorations des méthodes Level Set pour l'impact de goutte de pluie

Improvements in Level Set methods for raindrop impact

• Auteur / Autrice : Felix Henri
• Direction : Pierre Lubin
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mécanique
• Date : Soutenance le 02/12/2021
• Etablissement(s) : Bordeaux
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale des sciences physiques et de l’ingénieur (Talence, Gironde ; 1995-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de mécanique et d'ingénierie de Bordeaux
• Jury : Président / Présidente : Raphaël Loubère
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Pierre Lubin, Raphaël Loubère, Emmanuel Maitre, François-Xavier Demoulin, Giovanni Ghigliotti, Annabelle Collin, Paul Vigneaux, Mathieu Coquerelle
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Emmanuel Maitre, François-Xavier Demoulin

Mots clés

Mots clés contrôlés

Analyse numérique

Gouttes

Écoulement diphasique

Ensembles de niveaux, Méthodes d'

Mots clés libres

Suivi d'interface

Méthodes Level Set

Écoulement diphasique

Impact de goutte

Méthode de réinitialisation

Schéma numérique hybride

Interface capturing

Level Set methods

Two-Phase flow

Raindrop impact

Reinitialization method

Hybride numerical scheme

Résumé

Les simulations d’écoulements diphasiques avec de forts ratios d’échelles, de fortes déformationset des changements de topologie sont complexes et délicates à capturer numériquement.L’utilisation de méthodes numériques robustes et précises est alors primordiale. Un des aspectsimportants est la méthode de suivi d’interface. Ce travail de thèse se concentre sur ce dernierpoint et plus particulièrement sur la méthode Level Set qui est un choix adéquat pour ce typed’applications. Après avoir présenté cette méthode, nous introduisons différentes approches afind’améliorer l’étape de réinitialisation et de réduire le coût en temps de calcul de l’étape advection.Diverses applications liées à l’étude des impacts de gouttes de pluie sur une surface liquide sontaussi présentées afin de valider les méthodes numériques utilisées.

Simulation of two-phase flows with strong scale ratios, large deformations and changes intopology are complex and difficult to capture numerically. The use of robust and accuratenumerical methods is therefore essential. One of the most important points is the interfacetracking method. This work focuses on this latter and more particularly on the Level Setmethod which is a convenient choice for this type of application. After presenting this method,we introduce different approaches to improve the reinitialization procedure and to reduce thecomputational cost of the advection step. Some applications related to the study of raindropimpacts on a liquid surface are also presented in order to validate the numerical methods used.