Adaptation de maillage polygonal pour des écoulements hypersoniques

Polygonal mesh adaptation for hypersonic flows

• Auteur / Autrice : Brieuc Praud
• Direction : Stéphane Glockner, Jérôme Breil
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Mécanique
• Date : Inscription en doctorat le 01/10/2024
• Etablissement(s) : Bordeaux
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale des sciences physiques et de l'ingénieur
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : I2M - Institut de Mécanique et d'Ingénierie de Bordeaux
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : TREFLE : Fluides et Transferts

Mots clés

Mots clés libres

Adaptation de maillages

Voronoï

Hypersonique

Mesh adaptation

Voronoi

Hypersonics

Résumé

Dans le contexte de la rentrée atmosphérique d'un véhicule hypersonique, l'écoulement autour du véhicule est caractérisé par une onde de choc détachée qui se développe au niveau du point d'arrêt et par une couche limite visqueuse au voisinage de la paroi, qui entraîne un échauffement. La simulation des écoulements hypersoniques dans des domaines 3D sur des géométries de plus en plus complexes nécessite des outils de génération automatique de maillages non structurés pouvant s'adapter à l'évolution de la géométrie et à la physique que l'on souhaite résoudre. Les maillages polyédriques, au prix de schémas numérique adaptés, permettent d'obtenir une meilleur précision numérique. Parmi cette famille de maillage, ceux composés de cellules de Voronoï peuvent être générés automatiquement en calculant le dual de la tesselation tétraédrique de Delaunay. L'objectif de cette thèse est de développer des méthodes de génération et d'optimisation de maillages non structurés polygonaux, basées spécifiquement sur des cellules de type Voronoï, pour améliorer la précision et l'efficacité des simulations d'écoulements hypersoniques. Une passe d'adaptation à la physique de l'écoulement orienté solution, sera nécessaire. L'approche proposée sera validée à travers des simulations numériques de cas d'études représentatifs d'écoulements hypersoniques. Les résultats obtenus seront comparés à des données expérimentales et à des simulations existantes pour évaluer la précision et l'efficacité des maillages optimisés.

In the context of the atmospheric re-entry of a hypersonic vehicle, the flow around the vehicle is characterized by a detached shock wave that develops at the stagnation point and by a viscous boundary layer in the vicinity of the wall, which leads to heating. The simulation of hypersonic flows in 3D domains on increasingly complex geometries requires tools for the automatic generation of unstructured meshes that can adapt to the evolution of the geometry and the physics to be solved. Polyhedral meshes, at the cost of adapted numerical schemes, enable greater numerical precision to be achieved. Among this family of meshes, those composed of Voronoï cells can be generated automatically by calculating the dual of Delaunay's tetrahedral tessellation. The aim of this thesis is to develop methods for generating and optimizing unstructured polygonal meshes, based specifically on Voronoï cells, to improve the accuracy and efficiency of hypersonic flow simulations. An adaptation pass to goal-oriented flow physics will be required. The proposed approach will be validated through numerical simulations of representative hypersonic flow case studies. The results obtained will be compared with existing experimental data and simulations to assess the accuracy and efficiency of the optimized meshes.