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Dissertations / Theses on the topic 'Calcul adaptatif – Dynamique des fluides'
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Resmini, Andrea. "Analyse de sensibilité pour la simulation numérique des écoulements compressibles en aérodynamique externe." Electronic Thesis or Diss., Paris 6, 2015. http://www.theses.fr/2015PA066529.
Full textAbstract:
L'analyse de sensibilité pour la simulation numérique des écoulements compressibles en aérodynamique externe par rapport à la discrétisation de maillage et aux incertitudes liées à des paramètres d'entrées du modèle a été traitée 1- par le moyen des méthodes adjointes pour le calcul de gradient et 2- par approximations stochastiques non-intrusives basées sur des grilles creuses. 1- Une méthode d'adaptation de maillages goal-oriented basée sur les dérivées totales des fonctions aérodynamiques d'intérêt par rapport aux nœuds du maillage a été introduite sous une forme améliorée. La méthode s'applique au cadre de volumes finis pour des écoulements RANS pour des maillages mono-bloc et multi-bloc structurés. Des applications 2D pour des écoulements transsoniques ainsi que subsonique détaché atour d'un profil pour l'estimation du coefficient de traînée sont présentées. L'apport de la méthode proposée est vérifié. 2- Les méthodes du polynôme de chaos généralisé sous forme pseudospectrale creuse et de la collocation stochastique construite sur des grilles creuses isotropes et anisotropes sont examinées. Les maillages anisotropes sont obtenus par le biais d'une méthode adaptive basée sur l'analyse de sensibilité globale. L'efficacité des ces approximations est testée avec des fonctions test et des écoulements aérodynamiques visqueux autour d'un profil en présence d'incertitudes géométriques et opérationnelles. L'intégration des méthodes et aboutissements 1- et 2- dans une approche couplée permettrait de contrôler de façon équilibrée l'erreur déterministe/stochastique goal-orientedSensitivity analysis for the numerical simulation of external aerodynamics compressible flows with respect to the mesh discretization and to the model input parametric uncertainty has been addressed respectively 1- through adjoint-based gradient computation techniques and 2- through non-intrusive stochastic approximation methods based on sparse grids. 1- An enhanced goal-oriented mesh adaptation method based on aerodynamic functional total derivatives with respect to mesh coordinates in a RANS finite-volume mono-block and non-matching multi-block structured grid framework is introduced. Applications to 2D RANS flow about an airfoil in transonic and detached subsonic conditions for the drag coefficient estimation are presented. The asset of the proposed method is patent. 2- The generalized Polynomial Chaos in its sparse pseudospectral form and stochastic collocation methods based on both isotropic and dimension-adapted sparse grids obtained through an improved dimension-adaptivity method driven by global sensitivity analysis are considered. The stochastic approximations efficiency is assessed on multi-variate test functions and airfoil viscous aerodynamics simulation in the presence of geometrical and operational uncertainties. Integration of achievements 1- and 2- into a coupled approach in future work will pave the way for a well-balanced goal-oriented deterministic/stochastic error control
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Belme, Anca. "Aérodynamique instationnaire et méthode adjointe." Nice, 2011. http://www.theses.fr/2011NICE4071.
Full textAbstract:
Cette thèse contribue à la simulation numérique des écoulements d’un fluide compressible modélisé par les équations de Euler et Navier-Stokes : étude d’un sché »ma d’ordre élevé basé sur une matrice de masse, modélisation des écoulements turbulents compressibles à très haut Reynolds, développement des estimateurs et correcteurs d’erreurs a posteriori et a priori, et adaptation de maillage anisotrope pour les fonctionnelles d’observation. Concernant la prédiction des écoulements turbulents, on s’est intéressé aux modèles hybrides de type RANS/LES comportant les nouveautés suivantes : traitement des tourbillons de grande échelle utilisant la formulation VMS (Variational Multi-Scale) et du RANS employé sur la paroi sur une distance imposée via une zone de protection conçue afin d’éviter le phénomène assez commun appelé « grid induced model depletion ». Le niveau de viscosité du modèle VMS-LES est de plus contrôlé par un procédé de double filtre dynamique. La seconde partie concerne l’adaptation de maillage anisotrope pour mieux observer une fonctionnelle d’observation. Les estimations a priori sont réalisées pour le modèle des équations d’Euler et Navier-Stokes en instationnaire en 2D et 3D. A partir de ces estimations, on sait définir les maillages optimaux au cours du calcul instationnaire, en fonction de l’état et de l’état adjoint. Le système d’optimalité est discrétisé et résolu à l’aide d’une méthode de point fixe instationnaire global, comportant une stratégie de stockage/recalcul pour le couplage état/état adjoint. Des applications à la propagation d’ondes de choc et d’ondes acoustiques sont présentéesIn this thesis, we first focused on error estimates for unsteady problems. We have contributed to both a posteriori and a priori error estimators for unsteady inviscid problems and viscous unsteady problems. For the first one, we have been interested on linearized methods for reducing dissipation errors. Regarding the a priori errors, a new estimator is proposed with application to viscous compressible flows. These a priori estimators have been employed for goal-oriented anisotropic mesh adaptation problems, for both Euler and laminar Navier-Stokes flows, in a joint work with Gamma3 team we have developed a method to derive an optimal mesh to observe/improve a given output functional in an unsteady context. The weights of the interpolation error are adjoint states in this case. A new global fixed-point algorithm is proposed herein order to converge the couple mesh/solution. We have applied this algorithm for blast wave problems and acoustics, for both 2D and 3D cases
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Ghoudi, Tarek. "Analyse a posteriori et adaptation de maillage pour des problèmes d'écoulements souterrains et à surface libre." Thesis, Sorbonne Paris Cité, 2018. http://www.theses.fr/2018USPCD059.
Full textAbstract:
L’objectif de cette thèse est d’analyser et de développer des outils numériques adaptatifs efficaces pour les problèmes d’écoulements souterrains et à surface libre, en proposant une nouvelle méthode d’adaptation basée sur les estimateurs d’erreur a posteriori.Dans la première partie, nous appréhendons le cadre mathématique en présentant une analyse détaillée sur l’existence et l’unicité ainsi que la convergence d’erreur dans les différentes normes pour les équations d’écoulement et de transport en milieux poreux.La deuxième partie est dédiée à une nouvelle stratégie d’adaptation de maillage qui consiste à coupler deux stratégies d’adaptation, à savoir la méthode Adapt et la stratégie Newest Vertex bisection (NVB). La première consiste à diviser un triangle en quatre-sous triangles, et la deuxième, consiste à le diviser en joignant le somment opposé à l’arête la plus longue par son milieu. La conformité de notre méthode émane de cette dernière méthode.La troisième partie est consacrée à la démarche empruntée pour valider notre nouvelle stratégie.Celle-ci s’appuie sur le schéma volumes finis "vertex centered", en considérant l’équation elliptique de second ordre à coefficients discontinus afin de prendre en compte les hétérogénéités du milieu. Des tests numériques viendront corroborer l’efficacité de notre méthode, ainsi que la convergence de l’erreur exacte et de l’estimateur, dont le rapport définit l’indice d’efficacité qui est proche de 1.Dans la quatrième partie, nous avons essayé d’optimiser cette stratégie d’adaptation, en concevant une stratégie multi-niveaux pour aboutir enfin à une nouvelle méthode numérique volumes finis-semi lagrangienne. Son principe est de résoudre le problème par une phase volume finis(phase correcteur) précédée d’une phase lagrangienne utilisant la méthode des caractéristiques(phase prédicteur). La phase volumes finis utilise comme flux numérique aux interfaces le vraiflux physique évalué en un état approché aux interfaces, obtenu dans la phase prédicteur par la méthode des caractéristiques. Elle fait également appel à des processus d’interpolation devant être judicieusement choisisThe main objective of this thesis is to analyze and develop effective adaptive numerical tools for the problems of underground and free-surface flow by suggesting a new adaptation method based on a posteriori error estimators.The first part sets the mathematical framework by providing a detailed analysis of the existence, the uniqueness, and the error convergence in different norms for flow equations and transportin porous media.The second part has been dedicated to a new strategy of mesh adaptation which consists of coupling two strategies ; namely (i) the method Adapt, in which a triangle is divided into four-sub-triangles ; and (ii) the strategy Newest Vertex bisection (NVB), in which a triangle isdivided by joining the middle of the longest edge to the opposite vertex. The conformity of our method emanates from the latter.The objective of the third part is to validate our new strategy. The finite volume scheme "vertex centered" has been then used in consideration of the second-order elliptic equation with discontinuous coefficients to take into account the heterogeneities. The effectiveness of themethod is proven and confirmed by numerical tests, as well as the convergence of the exact error and the estimator ; the ratio of which, when close to 1, defines the efficiency index.In the fourth part, the adaptation strategy has been optimized by designing a multi-level strategy which led to a new numerical method denominated finite volume-semi lagrangian. Its principle is to solve problems by a finite volume phase (corrector phase) preceded by a Lagrangian phase using the characteristics method (predictor phase). The former phase uses a numerical flow at the interfaces. The true physical flow is evaluated in an approximated state at these interfaces. It is obtained during the predictor phase by the characteristics method which is also based on judiciously chosen interpolation processes
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Marie, Stéphane. "Routage multi-critère des navires à propulsion hybride." Rennes, INSA, 2010. http://www.theses.fr/2010ISAR0022.
Full textAbstract:
Le travail présenté dans ce manuscrit fait partie du projet Grand Largue dont l'objectif est l'implantation de systèmes de propulsion bi-énergie sur des chalutiers et caboteurs. Le travail présenté dans ce mémoire consiste à établir un outil d'aide à la décision afin de déterminer la route la plus économique pour des navires à propulsion hybride. Le routage multi-critère du navire est effectué en utilisant un modèle de comportement du navire en fonction des conditions de navigation. Pour déterminer la consommation du navire sur une route, un modèle flou est construit et identifié en utilisant un processus automatisé. Les données utilisées pour l'identification ne proviennent que des instruments couramment disponibles à bord. Les systèmes d'inférence floue ont été utilisés pour leur propriété d'interpolateurs universels et la possible représentation linguistique de la connaissance acquise sur le comportement du navire. Le modèle de consommation identifié est intégré dans une boucle d'optimisation permettant d'effectuer un routage déterministe du navire. Cette méthode de routage est basée sur une discrétisation systématique de la zone de navigation. Un algorithme génétique ulti-objectif est utilisé afin de déterminer les routes qui minimisent la consommation de fuel avec un temps de parcours fixé ou minimal. Les résultats et bénéfices de la méthode de routage sont illustrés en utilisant un voyage Transatlantique. Les solutions optimales au sens de Pareto obtenues après l'optimisation multi-critère de la route permettent de proposer différentes compromis consommation/temps de parcours à travers un outil d'aide à la décisionThe work has been carried out within the project Grand Large the aim of which is to introduce an automated system of sail adjustment especially for trawlers and coasters. In this study sail-assisted motor vessels weather routing is investigated to establish the most economical route by applying available information of the ship behavior regarding the encountered sea-conditions. To derive the vessel's fuel use on a route, a fuzzy logic model is constructed through an automated identification process. Only data collected from actual integrated bridge measurements systems is used. Fuzzy modeling is a framework providing a flexible and transparent athematical structure to describe the physical relationships in a vessel behavior. This consumption model is integrated into a determinist weather-routing optimization workflow based on a systematic meshing scheme of the sailing area. Pareto-optimization with a Multi-Objective Genetic Algorithm (MOGA) is used to maximize fuel economy in a limited or optimum time. The benefits of the developed decision helping tool in sail-assisted motor vessel routing are highlighted on a westbound north Transatlantic journey
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Kazerani, Dena. "Etudes mathématiques de fluides à frontières libres en dynamique incompressible." Thesis, Paris 6, 2016. http://www.theses.fr/2016PA066558/document.
Full textAbstract:
Cette thèse est consacrée à l’étude théorique ainsi qu’au traitement numérique de fluides incompressibles à surface libre. La première partie concerne un système d’équations appelé le système de Green–Naghdi. Comme le système de Saint-Venant, il s’agit d’une approximation d’eaux peu-profondes du problème de Zakharov. La différence est que le système de Green–Naghdi est d’un degré plus élevé en ordre d’approximation. C’est pourquoi il contient tous les termes du système de Saint-Venant plus de termes d’ordre trois non-linéairement dispersives. Autrement dit, le système de Green–Naghdi peut être vu comme une perturbation dispersive du système de Saint-Venant. Ce dernier système étant hyperbolique, il entre dans le cadre classique développé pour des systèmes hyperboliques. En particulier, il est entropique (au sense de Lax) et symétrique. On peut donc lui appliquer les résultats d’existence et d’unicité bien connus pour des systèmes hyperboliques. Dans la première partie de ce travail, on généralise la notion de symétrie à une classe plus générale de systèmes contenant le système de Green–Naghdi. Ceci nous permet de symétriser les équations de Green–Naghdi et d’utiliser la symétrie obtenue pour déduire un résultat d’existence globale après avoir ajouté un terme dissipative d’ordre 2 au système. Ceci est fait en adaptant l’approche utilisée dans la littérature pour des systèmes hyperboliques. La deuxième partie de ce travail concerne le traitement numérique des équations de Navier–Stokes à surface libre avec un terme de tension de surface. Ici, la surface libre est modélisée en utilisant la formulation des lignes de niveaux. C’est pourquoi la condition cinématique (condition de l’évolution de surface libre) s’écrit sous la forme d’une équation d’advection satisfaite par la fonction de ligne de niveaux. Cette équation est résolue sur une domaine de calcul contenant strictement le domaine de fluide, sur de petits sous-intervalles du temps. Chaque itération de l’algorithme global correspond donc à l’advection du domaine du fluide sur le sous-intervalle du temps associé et ensuite de résoudre le système de Navier–Stokes discrétisé en temps sur le domaine du fluide. Cette discrétisation en temps est faite par la méthode des caractéristiques. L’outil clé qui nous permet de résoudre ce système uniquement sur le domaine du fluide est l’adaptation de maillage anisotrope. Plus précisément, à chaque itération le maillage est adapté au domaine du fluide tel que l’erreur d’approximation et l’erreur géométrique soient raisonnablement petites au voisinage du domaine du fluide. La résolution du problème discrétisé en temps sur le domaine du fluide est faite par l’algorithme d’Uzawa utilisé dans la cadre de la méthode des éléments finis. Par ailleurs, la condition de glissement de Navier est traité ici en ajoutant un terme de pénalisation à la formulation variationnelle associéeThis thesis is about theoretical study and numerical treatment of some problems raised in incompressible free-surface fluid dynamics. The first part concerns a model called the Green–Naghdi (GN) equations. Similarly to the non linear shallow water system (called also Saint-Venant system), the Green–Naghdi equations is a shallow water approximation of water waves problem. Indeed, GN equation is one order higher in approximation compared to Saint-Venant system. For this reason, it contains all the terms of Saint-Venant system in addition to some non linear third order dispersive terms. In other words, the GN equations is a dispersive perturbation of the Saint-Venant system. The latter system is hyperbolic and fits the general framework developed in the literature for hyperbolic systems. Particularly, it is entropic (in the sense of Lax) and symmertizable. Therefore, we can apply the well-posedness results known for symmetric hyperbolic system. During the first part of this work, we generalize the notion of symmetry to a more general type of equations including the GN system. This lets us to symmetrize the GN equation. Then, we use the suggested symmetric structure to obtain a global existence result for the system with a second order dissipative term by adapting the approach classically used for hyperbolic systems. The second part of this thesis concerns the numerical treatment of the free surface incompressible Navier–Stokes equation with surface tension. We use the level set formulation to represent the fluid free-surface. Thanks to this formulation, the kinematic boundary condition is treated by solving an advection equation satisfied by the level set function. This equation is solved on a computational domain containing the fluid domain over small time subintervals. Each iteration of the algorithm corresponds to the adevction of the fluid domain on a small time subinterval and to solve the time-discretized Navier–Stokes equations only on the fluid domain. The time discretization of the Navier–Stokes equation is done by the characteristic method. Then, the key tool which lets us solve this equation on the fluid domain is the anisotropic mesh adaptation. Indeed, at each iteration the mesh is adapted to the fluid domain such that we get convenient approximation and geometric errors in the vicinity of the fluid domain. This resolution is done using the Uzawa algorithm for a convenient finite element method. The slip boundary conditions are considered by adding a penalization term to the variational formulation associated to the problem
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Nuentsa, Wakam Désiré. "Parallélisme et robustesse dans les solveurs hybrides pour grands systèmes linéaires : application à l'optimisation en dynamique des fluides." Phd thesis, Université Rennes 1, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00690965.
Full textAbstract:
Cette thèse présente un ensemble de routines pour la résolution des grands systèmes linéaires creuses sur des architectures parallèles. Les approches proposées s'inscrivent dans un schéma hybride combinant les méthodes directes et itératives à travers l'utilisation des techniques de décomposition de domaine. Dans un tel schéma, le problème initial est divisé en sous-problèmes en effectuant un partitionnement du graphe de la matrice coefficient du système. Les méthodes de Schwarz sont ensuite utilisées comme outils de préconditionnements des méthodes de Krylov basées sur GMRES. Nous nous intéressons tout d'abord au schéma utilisant un préconditionneur de Schwarz multiplicatif. Nous définissons deux niveaux de parallélisme: le premier est associé à GMRES préconditionné sur le système global et le second est utilisé pour résoudre les sous-systèmes à l'aide d'une méthode directe parallèle. Nous montrons que ce découpage permet de garantir une certaine robustesse à la méthode en limitant le nombre total de sous-domaines. De plus, cette approche permet d'utiliser plus efficacement tous les processeurs alloués sur un noeud de calcul. Nous nous intéressons ensuite à la convergence et au parallélisme de GMRES qui est utilisée comme accélerateur global dans l'approche hybride. L'observation générale est que le nombre global d'itérations, et donc le temps de calcul global, augmente avec le nombre de partitions. Pour réduire cet effet, nous proposons plusieurs versions de GMRES basés sur la déflation. Les techniques de déflation proposées utilisent soit un préconditionnement adaptatif soit une base augmentée. Nous montrons l'utilité de ces approches dans leur capacité à limiter l'influence du choix d'une taille de base de Krylov adaptée, et donc à éviter une stagnation de la méthode hybride globale. De plus, elles permettent de réduire considérablement le coût mémoire, le temps de calcul ainsi que le nombre de messages échangés par les différents processeurs. Les performances de ces méthodes sont démontrées numériquement sur des systèmes linéaires de grande taille provenant de plusieurs champs d'application, et principalement de l'optimisation de certains paramètres de conception en dynamique des fluides.
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Gagnon, Louis. "Calcul de la résistance aérodynamique d'un véhicule muni de pièces en mouvement." Thesis, Université Laval, 2010. http://www.theses.ulaval.ca/2010/27288/27288.pdf.
Full text
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Lavie, Guillaume. "Simulation et analyse numérique de procédés de récupération de pétrole caractérisés par des fronts raides." Thesis, Pau, 2011. http://www.theses.fr/2011PAUU3028/document.
Full textAbstract:
Du fait de la raréfaction des gisements de pétrole conventionnel et de l'accroissement de la demande mondiale, les compagnies pétrolières sont amenées à considérer de nouvelles réserves inexploitées car trop coûteuses à l'exploitation il y a quelques années. Ce travail est consacré à la simulation numérique d'un procédé d'extraction de pétrole lourd, le VAPEX, caractérisé par l'injection de solvant facilitant le drainage par gravité de l'huile. L'enjeu principal de cette thèse est de simuler numériquement et avec précision, le mécanisme de pénétration du solvant dans l'huile, cette zone de pénétration étant relativement mince à l'échelle du réservoir. Notre travail a porté sur l'utilisation d’algorithmes de raffinement adaptatif de maillages pour la simulation de ce procédé. Ces considérations nous ont amené à considérer la problématique d'application d'algorithmes de raffinement de maillages en milieu poreux, et plus particulièrement en milieux poreux hétérogènes pour lesquels les indicateurs (ou estimateurs) existants permettant de déterminer les zones à raffiner ne sont pas clairement établis. Dans un premier temps, nous mettons en place l'ensemble des équations que nous sommes amené à résoudre numériquement au cours de l'élaboration des codes de simulation de procédés d'extraction par injection d'eau et de solvant. Nous décrivons ensuite le procédé VAPEX, et nous établissons l'étude semi-analytique de Butler & Mokrys du procédé à laquelle nous ajoutons la prise en compte des termes capillaires. Nous décrivons ensuite deux méthodes mathématiques permettant d'établir des estimateurs a posteriori pour de tels problèmes. Au cours de ce travail, nous mettons en place deux codes de simulation de réservoirs, le premier est un simulateur basé sur une discrétisation des équations par une méthode de discrétisation par éléments finis mixtes hybrides et permettant de simuler des problèmes d'injection d'eau et le second est basé sur une méthode de discrétisation par volumes finis permettant de simuler des procédés d'injection de solvant tels que le VAPEX. Nous utilisons ensuite ces estimateurs par le biais d’un algorithme de raffinement de maillages pour ces deux codes de simulation. L'étude du modèle semi-analytique que nous avons faite du procédé VAPEX montre que sous certaines hypothèses le terme capillaire peut être assimilé à un terme diffusif pour prédire l'avancement du front. Les estimateurs mis en place basés sur les variations des flux permettent de déterminer les zones de front pour des réservoirs hétérogènes. Nous illustrons ce résultat sur une simulation d'un problème d'injection d'eau à l'aide du simulateur mis en place. Les estimateurs mis en place permettent également de capter les fronts des saturations des phases et de concentration des constituants. Nous illustrons ce résultat sur une simulation du procédé VAPEX.Ce travail a amené à la mise en place d’estimateurs permettant de raffiner des maillages autour des fronts de saturation et de concentration pour des milieux poreux hétérogènes au cours de la simulation d'écoulements en milieux poreux. Pour caractériser ces estimateurs, nous avons distingué un front de saturation (resp. concentration), qui correspond est une forte variation de saturation (resp. concentration) engendrant une forte variation du flux, d'un fort gradient de saturation (resp. concentration) qui apparait automatiquement lorsque la perméabilité du milieu poreux varie brutalement. Les extensions de ce travail pourraient permettre de mettre en œuvre plus de simulations faisant varier les termes capillaires et les termes dispersifs affin de mieux apprécier le comportement des estimateurs introduits. Il serait également intéressant d'étudier l'impact des hypothèses faites pour établir les estimateurs empiriques utilisés. Enfin, de tels estimateurs pourraient s'appliquer à des codes de simulation tenant compte de la dispersion en milieu poreuxWith rarefaction of conventional petroleum fields and the world supply increase, petroleum companies have to consider new unexploited reserves because of their exploitation cost few years ago. These reserves are called unconventional reserves, mainly heavy oil or extra heavy oil. This work is devoted to the numerical simulation of an extraction process of heavy oil, the VAPEX. VAPEX is characterized by solvent injection in a horizontal well in order to facilitate gravity drainage of oil in a producer well situated in the same way under the injector well. The main stake to simulate this process is to simulate the mechanism of solvent penetration in oil with precision, this penetration zone being very thin drawn to the reservoir scale. We focus our work on application of algorithm of adaptive mesh refinement to simulate this process. This consideration lead us to consider the issue of application of mesh refinement in porous media, especially in heterogeneous porous media for which existing indicators (or estimators) do not allow to determine properly the zone to be refined. The objective of this work is to determine a posteriori estimators for implementation of simulation codes of heterogeneous petroleum reservoirs and their application to the VAPEX process. Firstly, we set the whole equations we have to solve numerically to build simulators of petroleum extraction processes by water injection and solvent injection. Then, we describe the VAPEX process and we establish the semi-analytical study of Butler & Mokrys of this process for which we take in account influence of capillarity. Afterwards, we describe two mathematical methods to establish a posteriori estimators for such problems. One of these methods is based on empirical extrapolation of existing estimators for hyperbolic problems given by Ohlberger. In the course of this work, we set two simulation codes of petroleum reservoirs, the first is a simulator based on equations discretisation by mixed finite element method allowing simulation of water injection problems and the second is based on discretisation by finite volumes method allowing simulation of solvent injection processes like the VAPEX. Then, we apply these estimators to an algorithm of mesh refinement for these two simulation codes. The study of the semi-analytical model set of the VAPEX process show that under hypothesis, capillarity can be likened to a diffusive term to determine the front tracking. Estimators set are based on flux variation and allow determining sharp zone to be refined in heterogeneous porous media. We illustrate this result for a simulation of water injection with the simulator built. The estimators set can also track saturations fronts and concentrations fronts. We illustrate this result on a simulation of the VAPEX process. This work shows it is possible to set estimators allowing mesh refinement to track saturations and concentrations fronts during simulation of flow in heterogeneous porous media. To set such estimators, we make a distinction between saturation (resp. concentration) front and high saturation (resp. concentration) gradient. To our point of view, a front is a high variation of saturation or concentration that has a high impact on the flux variation. It is different from a high gradient that appear automatically where the permeability of the porous media has a high variation. This work could be complemented by making more simulations with variations of capillarity and dispersive terms in order to have a better appreciation of estimators introduced. It would be advisable to study the impact of suppositions done to establish these empirical estimators set. After all, such estimators could be applied to a simulation code taking in account dispersion in porous media
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Resmini, Andrea. "Analyse de sensibilité pour la simulation numérique des écoulements compressibles en aérodynamique externe." Thesis, Paris 6, 2015. http://www.theses.fr/2015PA066529.
Full textAbstract:
L'analyse de sensibilité pour la simulation numérique des écoulements compressibles en aérodynamique externe par rapport à la discrétisation de maillage et aux incertitudes liées à des paramètres d'entrées du modèle a été traitée 1- par le moyen des méthodes adjointes pour le calcul de gradient et 2- par approximations stochastiques non-intrusives basées sur des grilles creuses. 1- Une méthode d'adaptation de maillages goal-oriented basée sur les dérivées totales des fonctions aérodynamiques d'intérêt par rapport aux nœuds du maillage a été introduite sous une forme améliorée. La méthode s'applique au cadre de volumes finis pour des écoulements RANS pour des maillages mono-bloc et multi-bloc structurés. Des applications 2D pour des écoulements transsoniques ainsi que subsonique détaché atour d'un profil pour l'estimation du coefficient de traînée sont présentées. L'apport de la méthode proposée est vérifié. 2- Les méthodes du polynôme de chaos généralisé sous forme pseudospectrale creuse et de la collocation stochastique construite sur des grilles creuses isotropes et anisotropes sont examinées. Les maillages anisotropes sont obtenus par le biais d'une méthode adaptive basée sur l'analyse de sensibilité globale. L'efficacité des ces approximations est testée avec des fonctions test et des écoulements aérodynamiques visqueux autour d'un profil en présence d'incertitudes géométriques et opérationnelles. L'intégration des méthodes et aboutissements 1- et 2- dans une approche couplée permettrait de contrôler de façon équilibrée l'erreur déterministe/stochastique goal-orientedSensitivity analysis for the numerical simulation of external aerodynamics compressible flows with respect to the mesh discretization and to the model input parametric uncertainty has been addressed respectively 1- through adjoint-based gradient computation techniques and 2- through non-intrusive stochastic approximation methods based on sparse grids. 1- An enhanced goal-oriented mesh adaptation method based on aerodynamic functional total derivatives with respect to mesh coordinates in a RANS finite-volume mono-block and non-matching multi-block structured grid framework is introduced. Applications to 2D RANS flow about an airfoil in transonic and detached subsonic conditions for the drag coefficient estimation are presented. The asset of the proposed method is patent. 2- The generalized Polynomial Chaos in its sparse pseudospectral form and stochastic collocation methods based on both isotropic and dimension-adapted sparse grids obtained through an improved dimension-adaptivity method driven by global sensitivity analysis are considered. The stochastic approximations efficiency is assessed on multi-variate test functions and airfoil viscous aerodynamics simulation in the presence of geometrical and operational uncertainties. Integration of achievements 1- and 2- into a coupled approach in future work will pave the way for a well-balanced goal-oriented deterministic/stochastic error control
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Daniel, Eric. "Calcul de l'injection d'une phase dispersée dans un écoulement gazeux en tuyère." Aix-Marseille 1, 1992. http://www.theses.fr/1992AIX11035.
Full textAbstract:
Une etude numerique des ecoulements diphasiques en tuyere est presentee, ecoulements qui sont dus a l'injection d'une phase dispersee (gouttes) dans un ecoulement gazeux. La phase continue est compressible et supposee non visqueuse. On ecrit le systeme d'equations regissant l'ecoulement diphasique instationnaire, systeme qui est issu d'une approche eulerienne. Une etude monodimensionnelle de l'injection est realisee. On etudie dans un premier temps l'influence sur l'ecoulement des termes de transfert entre phases, et plus particulierement sur le regime d'ecoulement au col de la tuyere. On montre qu'au col, ou l'ecoulement est initialement sonique, il peut devenir subsonique sous l'effet de l'injection. Ensuite on presente le developpement d'un code de calcul monodimensionnel implicite. L'algorithme de resolution est base sur la methode aux differences finies de beam et warming. Finalement une approche bidimensionnelle plane est presentee. La methode de resolution est une methode explicite aux differences finies (mac-cormarck). Les equations sont resolues dans deux cas. Le premier est relatif a un ecoulement qui est diphasique des la section d'entree de la tuyere. Le second cas est une simulation instationnaire de l'injection de gouttes dans un ecoulement monophasique
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Rougier, Nicolas P. "Fondements biologiques pour le calcul distribué, numérique et adaptatif." Habilitation à diriger des recherches, Université Nancy II, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00596740.
Full textAbstract:
Ce document tente de promouvoir, au travers de recherches passées et de propositions nouvelles, un cadre computationel pour l'étude de la cognition. En ce sens, la notion de calculs numériques distribués et adaptatifs est détaillée afin de mieux comprendre pourquoi nous pouvons prétendre à la légitimité dans les modèles numériques que nous concevons pour décrire la Biologie et le Vivant.
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Bergeron, Olivier. "Développement d'un calcul méridien appliqué aux écoulements incompressibles en turbomachine multi-etagée." Ecully, Ecole centrale de Lyon, 1994. http://www.theses.fr/1994ECDL0031.
Full textAbstract:
Ces hypothèses ne permettent pas une compatibilité réelle avec calcul tridimensionnel. L'objectif de ce travail est le développement d'une nouvelle approche du calcul méridien basée sur la résolution des équations d'Euler ou de Navier-Stokes moyennées en azimut. La force d'aubage ainsi que l'influence des variations azimutales sont introduites naturellement, sans hypothèse supplémentaire. Ces termes sont calculés par deux modules annexes qui ne sont pas présentés dans ce mémoire. Une application est présentée dans le cas des écoulements incompressibles. Le schéma numérique est base sur l'utilisation de la séparation des flux de Roe associée à un schéma MUSCL. Le traitement des conditions limites est réalisé à l'aide des relations de compatibilité. Dans le cadre de cette thèse, la force d'aubage est une donnée du problème. Dans un premier temps, une étude mono-dimensionnelle du schéma numérique en mode incompressible est présentée. Puis, des résultats obtenus dans diverses géométries mettent en évidence une bonne cohérence avec d'une part, des mesures expérimentales et d'autre part, un calcul Euler tridimensionnel.
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Le, Potier Serge. "Optimisation stochastique distribuée : le problème de l'affectation dynamique de canal sur un réseau radio cellulaire." Rennes 1, 1999. http://www.theses.fr/1999REN1S151.
Full text
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Dubois, François. "Quelques problèmes liés au calcul d'écoulements de fluides parfaits dans les tuyères." Paris 6, 1988. http://www.theses.fr/1988PA066215.
Full text
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Di, Chiara Roupert Raphaël. "Développement d'un code de calcul multiphasique multiconstituants." Strasbourg, 2009. https://publication-theses.unistra.fr/public/theses_doctorat/2009/DI_CHIARA_ROUPERT_Raphael_2009.pdf.
Full textAbstract:
Une méthode pour la simulation des écoulements triphasiques compressibles est proposé en tenant compte de la gravité et de la capillarité. Les équations sont ré-écrites en formulation fractionnaire avec une équation en pression globale et deux équations de saturation. La pression globale satisfaisant une condition dite de «différentiel totale» (DT) a été introduite par [Chavent et JafTré, 1986] afin de simplifier la formulation mathématique de l'écoulement. Une méthode d'optimisation avec contraintes est utilisée pour déterminer sur un diagramme ternaire les variables second aires à partir des saturations effectives. Une autre approche d'interpolation DT récemment mise au point par [Chavent, 2008] est également mis en oeuvre. Par rapport à la première formulation, la nouvelle approche est équivalente et plus efficace que la formulation classique. Nous discutons de la construction des variables à l'aide d'éléments finis composites spectraux, en particulier les conditions aux limites qui doivent tenir compte des données diphasiques connues les limites du diagramme ternaire [di Chiara Roupert et al. 2010]. Deux méthodes numériques performantes sont ensuite utilisées pour résoudre l'équation de pression globale et les deux équations de saturation en eau et en huile. Les éléments finis discontinus sont utilisés pour représenter le terme convectif des deux équations de saturation alors que la méthode des éléments finis mixtes est choisie de résoudre l'équation de pression globale et la partie diffusive des équations de saturation. Des résultats numériques sont donnés pour certains cas de tests analytiques et comparés aux autres approchesA method for the simulation of compressible three-phase flows is proposed taking into account gravity and capillary effects. Governing equations are written in a fractional flow formulation in terms of a global pressure equation and two saturation equations. The global pressure satisfaying a "Total differential" (TD) condition was introduced by [Chavent and Jaffré, 1986] to simplify the mathematical formulation of three-phase flows. Thus, a constrained optimization procedure is used to determine the preliminary secondary variables of the fractional flow from the effective saturation ternary diagram. Another TD interpolation class approach recentkly developped by [Chavent, 2008] is also implemented. Compared to the first formulation, the new formulation is equivalent to the classical formulation with the computational efficiency of the original formulation. We discuss the construction using spectral composite finite element, in particular the boundary conditions which need to be satisfied for the three-phase data to honor given two-phase data on the boundary of the ternary diagram [di Chiara Roupert et al. 2010]. Two efficient numerical methods are then used to solve the global pressure equation and the two saturation equations for the water and oil phase. Discontinous finite elements are used to approximate the convective term of the two saturation equations while the mixed finite element method is chosen to solve the global pressure equation and the diffusive part of the saturation equations. Numerical
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Wang, Chengan. "Contribution à la simulation numérique des problèmes de transferts thermiques couplés par rayonnement et convection dans un milieu semi-transparent confiné dans une enceinte de géométrie complexe par une méthode de type meshless." Poitiers, 2011. http://www.theses.fr/2011POIT2317.
Full textAbstract:
Ce travail entre dans le cadre général du développement et de la mise en oeuvre d'une méthode de collocation utilisant l'approximation diffuse pour la résolution des problèmes de transferts radiatifs et de transferts couplés (rayonnement-conduction ou rayonnement-convection) dans un milieu semi-transparent confiné dans une enceinte de géométrie complexe. Dans une première étape, la méthode est utilisée pour résoudre l'équation du transfert radiatif (ETR) avec la technique des ordonnées discrètes. Trois formulations différentes de l'ETR sont considérées (formulation en variable primaire du premier ordre et deux formulations en variables secondaires du second ordre). Plusieurs exemples académiques sont traités en géométrie bidimensionnelles et tridimensionnelles afin de valider la méthode. Nous avons ensuite étendu l'application de la méthode aux problèmes couplés rayonnement-conduction en régime stationnaire (les milieux pouvant être homogènes ou hétérogènes avec un indice de réfraction spatialement variable) et en régime instationnaire. Dans une seconde étape, nous avons montré comment résoudre les équations de convection naturelle tridimensionnelle par la méthode proposée dans la formulation vorticité-potentiel vecteur. Nous avons ensuite abordé l'application de la méthode aux problèmes couplés rayonnement-convectionIn this work, a meshless method is developed to solve radiative transfer problems and coupled transfer problems (radiation-conduction and radiation-convection) occuring in a semitransparent medium enclosed in a cavity of complex shape. The method is first used to solve the radiative transfer equation (RTE) by using the discrete ordinates framework. Three different formulations of the RTE are considered (first order formulation with the intensity as depend variable and two second order formulations with secondary variables). Several examples are treated in two dimensional and three dimensional geometries in order to assess the accuracy of the method. Next we have extended the application of the method to radiation-conduction coupled problems in steady state (the medium being homogeneous or heterogeneous by allowing the refractive index to vary spatially) and in unsteady state. In the second part of the thesis, we have shown how to solve three dimensional natural convection problems by using the vorticity and vector potential formulation. Finally, the application of this method to solve coupled radiation-convection problems is presented
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Weynans, Lisl. "Méthode particulaire multiniveaux pour la dynamique des gaz : application au calcul d'écoulements multifluides." Université Joseph Fourier (Grenoble), 2006. http://www.theses.fr/2006GRE10292.
Full textAbstract:
L'objectif de cette these est d'evaluer la capacite d'une methode particulaire inspiree des methodes Vortex-In-Cell a simuler les ecoulements de la dynamique des gaz, et plus particulierement les ecoulements multifluides. Dans un premier temps nous developpons une methode particules-grille avec remaillage pour les ecoulements compressibles non-visqueux. Le remaillage, conservatif, est realise avec des fonctions d'interpolation d'ordre eleve. Nous analysons theoriquement et testons numeriquement cette methode. Nous mettons notamment en evidence des liens forts entre notre methode et des schemas aux differences finies d'ordre eleve, de type Lax-Wendroff, et nous proposons un nouveau schema d'advection des particules, simple et plus precis. Puis nous implantons une technique multi-niveaux inspiree de l'AMR. Enfin, nous discretisons une technique de type level-set sur les particules afin de simuler l'interface entre fluides. Nous utilisons la technique multi-niveaux pour resoudre plus precisement l'interface et d'ameliorer la conservation des masses partiellesThis work is devoted to the evaluation of the ability of a particle-mesh method, inspired from Vortex-In-Cell methods, to simulate gaz dynamics, especially multifluids. We firstly develop a particle-mesh method, associated with a conservative remeshing step, which is performed with high order interpolating kernels. We study theoretically and numerically this method. This analysis gives evidence of a strong relationship between the particle method and high order Lax-Wendroff-like finite difference schemes. We introduce a new scheme, more accurate, for the advection of particles. Then we implement a multilevel technique, inspired from AMR, which allows to increase locally the accuracy of the computations. Finally we develop a level-set like technique, discretized on the particles, to simulate the interface between compressible flows. We use the multilevel technique to improve the interface resolution and the conservation of partial masses
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Laporte, Emmanuel. "Optimisation de formes pour ecoulements instationnaires." Palaiseau, Ecole polytechnique, 1998. http://www.theses.fr/1998EPXX0046.
Full textAbstract:
Dans ce travail, nous etudions et exploitons les proprietes du gradient des proprietes d'un ecoulement fluide par rapport a la forme du domaine de l'ecoulement pour mettre au point des strategies d'optimisation de formes independantes du mailleur. Nous nous interessons plus specialement aux criteres calcules sur des ecoulements instationnaires. Nous presentons d'abord un cadre formel de differentiation de fonctions de formes et une propriete fondamentale de leur localisation sur la frontiere. Ensuite, nous decrivons les outils utilises : parametrage de formes, adaptateur de maillage, algorithme de points interieurs pour l'optimisation, differentiation automatique de programmes pour calculer les gradients. Nous montrons des resultats d'approximation theorique sur le calcul de gradient pour un probleme de laplacien. Nous proposons des algorithmes de minimisation couples ou non avec un adaptateur de maillages. Nous decrivons enfin des schemas numeriques de calcul des etats adjoints stationnaires et instationnaires pour des problemes d'ecoulements. Ces techniques sont validees par des resultats numeriques d'optimisation sur des problemes stationnaires (etude d'etats adjoints et adaptation de maillages) et instationnaires, et notamment sur un probleme aeroelastique.
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Binétruy, Christophe. "Calcul et validation expérimentale de la perméabilité et prévision de l'imprégnation de tissus en moulage RTM." Lille 1, 1996. https://pepite-depot.univ-lille.fr/LIBRE/Th_Num/1996/50376-1996-178.pdf.
Full textAbstract:
Une méthodologie rigoureuse de calcul des perméabilités et de prévision de l'imprégnation des renforts en moulage rtm est proposée. Elle repose sur l'analyse géométrique de la structure fibreuse dont le but est la recherche de cellules élémentaires. Leur examen détaille fait apparaître deux familles de pores auxquelles deux échelles de longueur sont associées : les volumes inter et intra mèches. Les effets induits par cette hétérogénéité de distribution caractéristique des tissus sur la nature des écoulements qui s'y développent sont observés et modélisés. D'une part le comportement du fluide dans les espaces inter-mèches est déterminé par résolution des équations de Navier-Stokes dans le conduit de moindre résistance à l'écoulement de la cellule, avec les hypothèses relatives à la loi de Darcy. D'autre part, le mouvement du fluide à l'intérieur des mèches est décrit à l'aide de la loi de Darcy tensorielle. Les domaines de compétition entre les processus d'imprégnation par effets visqueux et capillaires sont évalués théoriquement et expérimentalement. Enfin une nouvelle condition aux limites est définie à la surface des mèches. Elle traduit le mode et l'amplitude des interactions entre les écoulements intérieurs et extérieurs aux mèches. Cette méthode de prévision est validée sur des empilements de tissus unidirectionnels et sur une structure multicouches industrielle préformée. Nous avons montré que les mécanismes d'imprégnation décrits avec ces deux familles de volumes se conservent à toutes les échelles d'étude associées aux renforts textiles. Ainsi les résultats précédents ont permis de calculer les réorientations des fronts d'imprégnation dues à la présence de zones d'écoulement préférentiel et de prévoir la génération de porosités. Ces modèles ont aussi servi à la prévision des processus de stabilisation d'écoulement qui se développent entre des régions de perméabilités différentes, et ont permis de comparer les mouvements du fluide au cours des régimes permanent et non-permanent
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Genet, Damien. "Conception et réalisation d'un solveur pour les problèmes de dynamique des fluides pour les architectures many-core." Thesis, Bordeaux, 2014. http://www.theses.fr/2014BORD0379/document.
Full textAbstract:
La simulation numérique fait partie intégrante du processus d'analyse. Que l'on veuille concevoir le profil d'un véhicule, ou chercher à prévoir le résultat d'un forage pétrolier, la simulation numérique est devenue un outil complémentaire à la théorie et aux expérimentations. Cet outildoit produire des résultats précis en un minimum de temps. Pour cela, nous avons à disposition des méthodes numériques précises, et des machines de calcul aux performances importantes. Cet outil doit être générique sur les maillages, l'ordre de la solution, les méthodes numériques, et doitmaintenir ses performances sur les machines de calculs modernes avec une hiérarchie complexes d'unité de calculs. Nous présentons dans cette thèse le background mathématiques de deux classes de schémas numériques, les méthodes aux éléments finis continus et discontinus. Puis nous présentons les enjeux de la conception d'une plateforme en prenant en compte l'ensemble de ces contraintes. Ensuite nous nous intéressons au sous-problème de l'assemblage au dessus d'un support d'exécution. L'opération d'assemblage se retrouve en algèbre linéaire dans les méthodes multi-frontales ou dans les applications de simulations assemblant un système linéaire. Puis, nous concluons en dressant un bilan sur la plateforme AeroSol et donnons des pistes d'évolution possiblesNumerical simulation is nowadays an essential part of engineering analysis, be it to design anew plane, or to detect underground oil reservoirs. Numerical simulations have indeed become an important complement to theoretical and experimental investigation, allowing one to reduce the cost of engineering design processes. In order to achieve a high level of precision, one need to increase the resolution of his computational domain. So to keep getting results in reasonable time, one shall nd a way to speed-up computations. To do this, we use high performance computing, HPC, to exploit the complex architecture of modern supercomputers. Under these two constraints, and some other like the genericity of finite elements, or the mesh dimension, we developed a new platform AeroSol. In this thesis, we present the mathematical background, and the two types of schemes that are implemented in the platform, the continuous finite elements method, and the discontinuous one. Then, we present the design choices made in the platform,then, we study a sub-problem, the assembly operation, which can be found in linear algebra multi-frontal methods
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Rakotoarivelo, Hoby. "Contributions au co-design de noyaux irréguliers sur architectures manycore : cas du remaillage anisotrope multi-échelle en mécanique des fluides numérique." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2018. http://www.theses.fr/2018SACLE012/document.
Full textAbstract:
La simulation numérique d'écoulements complexes telles que les turbulences ou la propagation d'ondes de choc implique un temps de calcul conséquent pour une précision industrielle acceptable. Pour accélérer ces simulations, deux recours peuvent être combinés : l'adaptation de maillages afin de réduire le nombre de points d'une part, et le parallélisme pour absorber la charge de calcul d'autre part. Néanmoins réaliser un portage efficient des noyaux adaptatifs sur des architectures massivement parallèles n'est pas triviale. Non seulement chaque tâche relative à un voisinage local du domaine doit être propagée, mais le fait de traiter une tâche peut générer d'autres tâches potentiellement conflictuelles. De plus, les tâches en question sont caractérisées par une faible intensité arithmétique ainsi qu'une faible réutilisation de données déjà accédées. Par ailleurs, l'avènement de nouveaux types de processeurs dans le paysage du calcul haute performance implique un certain nombre de contraintes algorithmiques. Dans un contexte de réduction de la consommation électrique, ils sont caractérisés par de multiples cores faiblement cadencés et une hiérarchie mémoire profonde impliquant un coût élevé et asymétrique des accès-mémoire. Ainsi maintenir un rendement optimal des cores implique d'exposer un parallélisme très fin et élevé d'une part, ainsi qu'un fort taux de réutilisation de données en cache d'autre part. Ainsi la vraie question est de savoir comment structurer ces noyaux data-driven et data-intensive de manière à respecter ces contraintes ?Dans ce travail, nous proposons une approche qui concilie les contraintes de localité et de convergence en termes d'erreur et qualité de mailles. Plus qu'une parallélisation, elle s'appuie une re-conception des noyaux guidée par les contraintes hardware en préservant leur précision. Plus précisément, nous proposons des noyaux locality-aware pour l'adaptation anisotrope de variétés différentielles triangulées, ainsi qu'une parallélisation lock-free et massivement multithread de noyaux irréguliers. Bien que complémentaires, ces deux axes proviennent de thèmes de recherche distinctes mêlant informatique et mathématiques appliquées. Ici, nous visons à montrer que nos stratégies proposées sont au niveau de l'état de l'art pour ces deux axesNumerical simulations of complex flows such as turbulence or shockwave propagation often require a huge computational time to achieve an industrial accuracy level. To speedup these simulations, two alternatives may be combined : mesh adaptation to reduce the number of required points on one hand, and parallel processing to absorb the computation workload on the other hand. However efficiently porting adaptive kernels on massively parallel architectures is far from being trivial. Indeed each task related to a local vicintiy need to be propagated, and it may induce new conflictual tasks though. Furthermore, these tasks are characterized by a low arithmetic intensity and a low reuse rate of already cached data. Besides, new kind of accelerators have arised in high performance computing landscape, involving a number of algorithmic constraints. In a context of electrical power consumption reduction, they are characterized by numerous underclocked cores and a deep hierarchy memory involving asymmetric expensive memory accesses. Therefore, kernels must expose a high degree of concurrency and high cached-data reuse rate to maintain an optimal core efficiency. The real issue is how to structure these data-driven and data-intensive kernels to match these constraints ?In this work, we provide an approach which conciliates both locality constraints and convergence in terms of mesh error and quality. More than a parallelization, it relies on redesign of kernels guided by hardware constraints while preserving accuracy. In fact, we devise a set of locality-aware kernels for anisotropic adaptation of triangulated differential manifold, as well as a lock-free and massively multithread parallelization of irregular kernels. Although being complementary, those axes come from distinct research themes mixing informatics and applied mathematics. Here, we aim to show that our devised schemes are as efficient as the state-of-the-art for both axes
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Estivalèzes, Jean-Luc. "Calcul d'écoulements instationnaires internes et externes par un algorithme de pression implicite à pas séparés." Toulouse, INPT, 1989. http://www.theses.fr/1989INPT090H.
Full textAbstract:
Les phenomenes tourbillonnaires instationnaires au sein d'ecoulements laminaires a vitesse moderee sont calculees a l'aide d'une methode numerique de resolution des equations de navier-stokes en variables premieres. Elle a ete appliquee a des ecoulements internes et externes en situation incompressible et a des problemes de convection naturelle oscillatoire. Une formulation aux volumes finis est developpee, et les proprietes d'un algorithme de pression implicite a pas separe sont discutees. Deux solveurs bases l'un sur la methode fortement implicite modifiee, l'autre sur la methode du gradient conjugue avec un preconditionnement lu, sont developpes et compares pour la resolution des systemes lineaires couples associes a ces problemes. Les performances numeriques du code de calcul sont testees sur le cas de la cavite entrainee bidimensionnelle jusqu'a des nombres de reynolds de 7500. L'influence des conditions aux limites est mise en evidence sur l'etude de cas stationnaire: le reservoir 2d et le jet plan libre, l'extension au cas tridimensionnel est propose pour la cavite entrainee. La dynamique des tourbillons instationnaires lies au decollement interne dans des cavites profondes est decrite. Elle comporte l'apparition d'une bifurcation de type hopf. La variation de masse volumique a travers l'hypothese de boussinesq est prise en compte dans un probleme de convection naturelle a faible nombre de prandtl. Des regimes oscillatoires differents sont analyses en fonction des nombres de prandtl, grashof et pour des conditions aux limites differentes
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Lemasson, Mireille. "Calcul et étude expérimentale de l'aérodynamique interne d'un redresseur : application à l'optimisation d'un diffuseur transsonique." Toulouse, INPT, 1993. http://www.theses.fr/1993INPT013H.
Full textAbstract:
Le developpement de turbomachines de petites dimensions conduit au traitement d'ecoulements internes complexes, en particulier a des vitesses transsoniques. Cette etude est consacree a l'analyse de l'ect. Dans un redresseur de compresseur soumis a un nombre de mach faiblement supersonique, et est organisee autour de 3 parties. Une simulation numerique est realisee dans le diffuseur ou les equations bidimensionnelles completes de navier-stokes sont resolues, utilisant le schema predicteur-correcteur de mac cormack et incluant la decomposition de flux de steger et warming. Une analyse experimentale du fonctionnement du compresseur a ete realisee sur banc d'essais incluant une caracterisation locale de l'ecoulement dans le diffuseur. Cette derniere etape limitee par la compacite de la turbomachine est completee par un essai de grille d'aubes. En conjuguant ces 2 approches, une definition nouvelle de la forme de diffuseur est proposee
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Cadou, Jean-Marc. "Méthode asymptotique numérique pour le calcul des branches solutions et des instabilités dans les fluides et pour les problèmes d'interaction fluide-structure." Metz, 1997. http://docnum.univ-lorraine.fr/public/UPV-M/Theses/1997/Cadou.Jean_Marc.SMZ9722.pdf.
Full textAbstract:
Dans cette thèse, nous nous intéressons au calcul des branches solutions des équations stationnaires de Navier-Stokes par une méthode asymptotique numérique (man). Sur les branches de solutions ainsi obtenues, nous proposons des indicateurs de bifurcation stationnaire et de Hopf qui nous permettent de déterminer les points singuliers de l'écoulement fluide. La man est l'association d'une méthode de perturbation et de la méthode des éléments finis. La méthode de perturbation permet de transformer le problème non linéaire initial en une succession de problèmes linéaires qui admettent le même operateur tangent. Les systèmes linéaires sont ensuite résolus de façon récursive par la méthode des éléments finis, une seule décomposition de matrice est alors nécessaire pour déterminer analytiquement une partie de la courbe solution. Le premier chapitre de cette thèse est consacrée a des rappels sur la man et sur la méthode de continuation pour le calcul des branches solutions des équations stationnaires de Navier-Stokes. Le deuxième chapitre porte sur l'application de la man à la formulation Petrov-Galerkin pour les équations de Navier-Stokes. La difficulté de ce problème est de se ramener à un formalisme quadratique. Lorsque cela est réalisé les notions développées au premier chapitre sont alors appliquées. Les troisième et quatrième chapitres sont consacrés a la détermination des points singuliers sur les branches solutions. Deux types d'instabilités sont étudiés, les bifurcations stationnaires et de Hopf. La détermination de ces points s'effectue grâce à des indicateurs de bifurcation. Des exemples d'écoulement de fluide permettent de démontrer l'efficacité et la fiabilité de ces indicateurs. Dans le dernier chapitre nous appliquons les outils numériques développés aux chapitres précédents pour traiter un problème d'interaction fluide-structure : un tube cylindrique soumis à un écoulement transverse. Les équations du mouvement du tube et du fluide sont décrites à l'aide du formalisme arbitraire Lagrange-EulerThis work deals with the computing of solution branches of the stationary Navier-Stokes equations with an asymptotic numerical method (anm). Some bifurcating indicators are introduced on solution branches to detect stationary and Hopf bifurcation points. Anm is the combination of a perturbation technique and finite element method. Perturbation technique transforms the initial non linear problem into a succession of linear ones which have the same tangent operator. So these linear problems are solved numerically by finite element method and only one triangulation of the tangent stiffness matrix is needed to determine analytically a part of the solution branch. The first chapter of this thesis is an overview of the anm and continuation technique to compute solution branches of stationary Navier-Stokes equations. The second chapter deals with the application of the anm when a Petrov-Galerkin weighting is used. The main difficulty of such a problem is the non-quadric form of the equations. Initial relations must then be modified to introduce asymptotic expansions and continuation method defined in chapter one. The two following chapters concern the detection of singular points on stationary solution branches. Two kinds of instabilities are investigated, stationary and Hopf bifurcations. Bifurcation indicators permit us to evaluate numerically these singular points. Several numerical examples show the efficiency and the reliability of such indicators. In the last chapter we apply the numerical procedures previously defined to a problem of fluid/structure interaction : a cylinder in a cross flow. Equations of motion of the fluid and the cylinder are described in a arbitrary Lagrangian-Eulerian frame
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Nguyen, Manh-Hung. "Developpement d'une méthode de calcul de tenue à la mer avec effets portants par une méthode de singularité de Kelvin." Poitiers, 2007. http://www.theses.fr/2007POIT2239.
Full textAbstract:
Nous avons complété le code de tenue à la mer dans le domaine fréquentiel POSEIDON, code de calcul utilisant la méthode des singularités basée sur la fonction de Green de diffraction-radiation avec vitesse d’avance, développée dans l’équipe hydrodynamique du Laboratoire d’Etudes Aérodynamiques de l’Université de Poitiers, par l’introduction des effets portants apparaissant dans les manoeuvres, les voiliers ou les dispositifs de contrôle des mouvements des bateaux. Une condition de Kutta-Joukowski pour la pression instationnaire linéarisée est appliquée pour assurer la continuité au bord de fuite de partie portante et y supprimer toute singularité. On a donc ajouté à la distribution de sources sur la surface du corps, une distribution de doublets sur le squelette du corps et sur des bandes semi infinies du sillage, supposé plan, s’étendant vers l’infini aval. Son intensité sur le sillage est reliée à celle au bord de fuite par le théorème de Kelvin, mais on a du choisir une fonction arbitraire pour la loi de distribution de doublets sur le squelette pour éviter des difficultés numériques. La condition de Kutta-Joukowsky induit, dans les équations, des intégrations spatiales de la dérivée seconde de la fonction de Green, particulièrement difficiles, sur les facettes du squelette, et sur les bandes semi infinies du sillage. Nous les avons calculé en intervertissant les intégrations spatiales et de Fourier, les premières étant calculées analytiquement à partir d’un théorème de Stokes et les secondes numériquement par une méthode de Simpson adaptative. La validation des résultats a d’abord été effectué en aérodynamique où les résultats, tant numériques qu’expérimentaux sont nombreux, avec satisfaction tant pour des grandeurs globales que locales. Nous avons ensuite validé en hydrodynamique pour des profils sous la surface libre que pour des corps perçant celle-ci avec des résultats disponibles. La comparaison est satisfaisante et nous avons vérifié que la satisfaction de la condition de Kutta-Joukowsky était précise et de plus indispensable à l’obtention des résultats cohérents en cas de présenced’effets portants. Deux applications ont été présentées. Dans la première, l’étude des mouvements instationnaires d’un canoë/kayak sous l’action des efforts des pagaies, mesurés à l’aide d’un ergomètre, a été effectuée. La seconde concerne le contrôle du mouvement d’un bateau dans la houle à l’aide d’appendices portants en mouvement forcé de tangage de même fréquence que la houle. On a montré qu’il était possible de diminuer ces mouvements par une combinaison bien choisie de l’amplitude et de la phase du mouvement
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Coquerelle, Mathieu. "Calcul d’interaction fluide-structure par méthode de vortex et application en synthèse d’images." Grenoble INPG, 2008. http://www.theses.fr/2008INPG0185.
Full textAbstract:
La simulation de fluides est un problème classique en analyse numérique et en calcul scientifique. Elle prend aujourd'hui une place importante dans le domaine de la synthèse d'images. Ces domaines d'application sont demandeurs de techniques fiables et rapides. Mes travaux concernent le développement de méthodes hybrides Lagrangiennes-Euleriennes en formulation tourbillon, possédant de bonnes propriétés de précision et de rapidité de calcul. Elles sont suffisamment flexibles pour permettre le calcul d'écoulements multi-phasiques et d'interactions fluide-structure. Les interfaces entre les différents milieux sont capturées par une fonction level set. Je propose une nouvelle méthode permettant d'intégrer aisément les interactions avec des solides rigides - par une technique de pénalisation - ainsi que le traitement des collisions. Les résultats obtenus sont validés sur des cas tests, et je propose des exemples d'animations réalistes pour la synthèse d'imagesFluid simulation is a classical problem in numerical analysis and scientific computing. Nowadays it holds a significant place in the computer graphics domain. Those kind of applications are eager of efficient and reliable techniques. My works focus on the development of Lagrangian-Eulerian hybrid methods in a vortex formulation which give good precision and know efficient computation algorithms. Those methods are flexible enough to allow to compute multi-phasic flows as well as fluid-structure interactions. Interfaces between various phases (fluids or solids) are captured by a level set function. I propose a novel method that offers to easily integrate interactions with rigid solids - thanks to a penalization technique - and deal with collisions. The numerical results computed are compared to test cases from the literature and I offer examples of realistic 3D animations for computer graphics
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Prat, Raphaël. "Équilibrage dynamique de charge sur supercalculateur exaflopique appliqué à la dynamique moléculaire." Thesis, Bordeaux, 2019. http://www.theses.fr/2019BORD0174/document.
Full textAbstract:
Dans le contexte de la dynamique moléculaire classique appliquée à la physique de la matière condensée, les chercheurs du CEA étudient des phénomènes physiques à une échelle atomique. Pour cela, il est primordial d'optimiser continuellement les codes de dynamique moléculaire sur les dernières architectures de supercalculateurs massivement parallèles pour permettre aux physiciens d'exploiter la puissance de calcul pour reproduire numériquement des phénomènes physiques toujours plus complexes. Cependant, les codes de simulations doivent être adaptés afin d'équilibrer la répartition de la charge de calcul entre les cœurs d'un supercalculateur.Pour ce faire, dans cette thèse nous proposons d'incorporer la méthode de raffinement de maillage adaptatif dans le code de dynamique moléculaire ExaSTAMP. L'objectif est principalement d'optimiser la boucle de calcul effectuant le calcul des interactions entre particules grâce à des structures de données multi-threading et vectorisables. La structure permet également de réduire l'empreinte mémoire de la simulation. La conception de l’AMR est guidée par le besoin d'équilibrage de charge et d'adaptabilité soulevé par des ensembles de particules se déplaçant très rapidement au cours du temps.Les résultats de cette thèse montrent que l'utilisation d'une structure AMR dans ExaSTAMP permet d'améliorer les performances de celui-ci. L'AMR permet notamment de multiplier par 1.31 la vitesse d'exécution de la simulation d'un choc violent entraînant un micro-jet d'étain de 1 milliard 249 millions d'atomes sur 256 KNLs. De plus, l'AMR permet de réaliser des simulations qui jusqu'à présent n'étaient pas concevables comme l'impact d'une nano-goutte d'étain sur une surface solide avec plus 500 millions d'atomesIn the context of classical molecular dynamics applied to condensed matter physics, CEA researchers are studying complex phenomena at the atomic scale. To do this, it is essential to continuously optimize the molecular dynamics codes of recent massively parallel supercomputers to enable physicists to exploit their capacity to numerically reproduce more and more complex physical phenomena. Nevertheless, simulation codes must be adapted to balance the load between the cores of supercomputers.To do this, in this thesis we propose to incorporate the Adaptive Mesh Refinement method into the ExaSTAMP molecular dynamics code. The main objective is to optimize the computation loop performing the calculation of particle interactions using multi-threaded and vectorizable data structures. The structure also reduces the memory footprint of the simulation. The design of the AMR is guided by the need for load balancing and adaptability raised by sets of particles moving dynamically over time.The results of this thesis show that using an AMR structure in ExaSTAMP improves its performance. In particular, the AMR makes it possible to execute 1.31 times faster than before the simulation of a violent shock causing a tin microjet of 1 billion 249 million atoms on 256 KNLs. In addition, simulations that were not conceivable so far can be carried out thanks to AMR, such as the impact of a tin nanodroplet on a solid surface with more than 500 million atoms
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Mozaffari, Sajad. "Adaptive Grid Refinement for Hybrid RANS/LES." Thesis, Ecole centrale de Nantes, 2020. http://www.theses.fr/2020ECDN0009.
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Les modèles hybrides RANS/LES, qui utilisent les capacités des modèles RANS et LES, conviennent pour la simulation d’écoulements à nombre de Reynolds élevé avec des phénomènes physiques et des géométries complexes. Pourtant, en raison de la dépendance du comportement de ces modèles par rapport à la taille locale des mailles, la génération de maillages avec une bonne résolution est cruciale. Pour une simulation hybride RANS/LES complexe, la génération du maillage est une étape qui demande un effort important. Un processus de raffinement adaptatif est une alternative intéressante, mais nécessite la prise en compte des effets du changement de maillage sur la performance du modèle. Cette thèse porte sur le développement du raffinement adaptatif de maillage basé sur du moyennage et son intégration dans le solveur fluide ISIS-CFD. Le but est d’obtenir un maillage adapté ayant une topologie globalement statique, qui suit les caractéristiques principales de l’écoulement. Premièrement, la dépendance des modèles hybrides RANS/LES par rapport aux modifications du maillage et l’effet d’une interface de raffinement sur la production et la destruction de turbulence sont étudiés. Ensuite, un moyennage en temps des solutions instantanées basé sur différents intervalles est effectué pour filtrer les fluctuations dans la solution moyenne, en fonction des fréquences caractéristiques de l’écoulement. Une procédure de raffinement est ensuite développée, basée sur deux stratégies de moyennage des critères de raffinement instantanés: le moyennage dans une fenêtre glissante et le moyennage sur la totalité du temps de calcul. Le processus d’adaptation proposé est évalué en effectuant une simulation DDES d’un navire en dérive, afin de reproduire la solution sur un maillage fin de référence. L’adaptation basée sur la moyenne réussit à reproduire les principales caractéristiques de l’écoulement et crée des maillages raffinés stables autour des tourbillons principaux. Ainsi, l’approche adaptative constitue une alternative au processus manuel de génération de maillage pour les simulations hybrides RANS/LES, en particulier avec des géométries complexesTaking advantage of the capabilities of RANS and LES models, hybrid RANS/LES models are suitable for the simulation of high Reynolds number flow with complex physical phenomena and geometries. However, due to the dependency of the behavior of these models on the local grid size, the generation of mesh with the right resolution is crucial. For a complex hybrid RANS/LES simulation, the mesh generation is a time- and effort-consuming step. An adaptive refinement process is an attractive alternative, but requires the consideration of mesh change effects on the performance of the model. This thesis focuses on the development of adaptive grid refinement based on averaging and its integration in the ISISCFD flow solver. The aim is to obtain an adapted mesh whichhasagenerallystatictopologybasedonthemainflow features. First, the dependency of hybrid RANS/LES models on the mesh changes and the effect of a refinement interface on the turbulence production and destruction are considered. Then, time-averaging of the instantaneous solutions over various intervals is carried out to filter the flow fluctuations in the mean solution based on the frequencies of the flow features. A refinement procedure is then developed based on two averaging strategies over instantaneous refinement criteria: the sliding window averaging, and the averaging over the whole computational time. The proposed adaptation process is assessed by performing a DDES-based simulation of a ship in drift in order to reproduce the solution on a reference fine mesh. The average-based adaptation successfully follows the main flow features and creates stable refined grids around the main vortices. Thus, the adaptive approach can be an alternative for the manual mesh generation process of hybrid RANS/LES simulations, especially with complex geometries
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Santoso, Mas Simon. "Simulation d'écoulements fluides à partir de données réelles." Thesis, Ecole centrale de Nantes, 2018. http://www.theses.fr/2018ECDN0011.
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Les nuages de points sont des objets mathématiques permettant de décrire de manière discrète des fonctions à plusieurs variables. Ils sont principalement utilisés dans le domaine statistique mais on les retrouve également en géométrie afin de représenter des variétés géométriques complexes. Il est aujourd'hui difficile d'intégrer les objets représentés par ces nuages de points dans des calculs éléments finis car l'intégration de ces nuages de points requiert la reconstruction de la variété ainsi que la génération d'un maillage surfacique qu'il faut intégrer dans un maillage volumique. Ces opérations sont souvent basées sur des processus itératifs et sont extrêmement coûteuses en temps car les nuages de points utilisés sont de très grande taille. La méthodologie développée dans cette thèse permet d'immerger des nuages de points dans un domaine maillé sans passer par les étapes de reconstruction de surface et de génération de maillage. On utilise la technique d'immersion de volume adaptée aux nuages de points. Cette technique est couplée avec une méthode d'adaptation de maillage. Cela nous permettra de générer un maillage anisotropique adapté autour des zones d'intérêt. On utilise ensuite la méthode variationnelle multi-échelle afin de simuler des écoulements fluides. Cette technique est une extension de la méthode éléments finis classique permettant de simuler des écoulements à forte convection et à haut nombre de Reynolds. La dernière partie de ce manuscrit présente quelques cas d'application dans le domaine aérodynamique, hydrodynamique et urbainsPoints clouds are mathematical objects that allows to describe discretely multivariable functions. They are mainly used in the statistical domain but also in geometrical manifolds. It is nowadays a real challenge to immerse the previous manifolds in finite element computation. Indeed, the immersion of those points clouds requires the reconstruction of the surface of the manifold and the generation of a surfacic mesh. As those operations are often based on an iterative process, they are extremely time-consuming as points clouds are usually massive. The method developed in this thesis allows to immerse points clouds in a meshed domain without the surface reconstruction and mesh generations steps. For that purpose, we use the Volume Immersion Method adapted to point clouds. We coupled this method with an adaped mesh generation technique. Then we are able to generate a monolithic anisotropic mesh, adapted around interest zones. We also use the variational multi-scale method to simulate fluid flow. This method is an extension of the classical finite element method and allows to simulate fluid flow. The last part of this thesis introduce some applications cases in the aerodynamic and urbans domains
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Andriamihafy, Hérison. "Débitmétrie par diaphragme en écoulement pulsatoire : sources d'erreurs et corrections possibles, approche expérimentale et modélisation." Toulouse, ENSAE, 1987. http://www.theses.fr/1987ESAE0014.
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Watrigant, Mathieu. "Investigation des méthodes d'estimation en aéroacoustique automobile par résolution temporelle rapide des équations intégrales." Poitiers, 2010. http://theses.edel.univ-poitiers.fr/theses/2010/Watrigant-Mathieu/2010-Watrigant-Mathieu-These.pdf.
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Le travail présenté dans ce mémoire traite de la problématique des calculs aéroacoustiques dans la zone source, en vue d'une meilleure estimation du bruit aérodynamique perçu par les occupants d'un véhicule. L'objectif recherché est de proposer une méthode de calcul qui prenne en compte les contraintes industrielles. Une analogie pour la pression totale est développée et résolue à cet effet. Cette analogie est obtenue par une recombinaison des équations de Navier-Stokes, d'une manière similaire à celle effectuée par Lighthill en 1952. Les analogies aéro-acoustiques présentent l'avantage d’être industriellement accessibles. Nous réalisons ensuite une validation de l'analogie proposée pour des cas d'écoulements à compléxité croissante. Les premières validations sont réalisées dans le domaine fréquentiel à l'aide de sources définies de manière analytique et sans obstacle, en 2D et 3D. Nous profitons de ces sources analytiques pour déterminer les limites de validité des résultats de l'analogie proposée. Le deuxième cas test étudié concerne l'écoulement autour d’un cylindre 2D, dans le domaine spectral. Pour ce cas, nous disposons à la fois d'un calcul direct acoustique (DNA, référence) et d'un calcul LES 2D obtenu avec le logiciel Fluent. Les résultats de l'analogie appliquée aux sources obtenues d'une part par le calcul DNA et d'autre part par le calcul LES sont comparés à ceux obtenus directement par le calcul DNA. Enfin, nous ouvrons le travail à une application industrielle avec l'étude de l'écoulement autour d'un obstacle tridimensionnel complexe à nombre de Reynolds élevé. L'écoulement aérodynamique est simulé à l'aide d'une méthode hybride RANS / LES (type DES), et les calculs d'analogie sont réalisés dans le domaine temporel, par la méthode des temps avancésThe work exposed in this report refers to aeroacoustic calculations in source field for automotive applications. Indeed, a better estimation of the total or the acoustic pressure on the skin of the car is necessary in order to have a good estimation of the aerodynamic noise felt by the passengers of the car. The first aim seeks in this work is to develop a aeroacoustic analogy, that is the only aeroacoustic calculation method industrially used, which let us have access to de total pressure in the source field. This analogy is obtained by a simple Navier - Stokes equations combinaison, based on Lighthill’s and Doak’s works. Then, a validation of this analogy is done with increasing difficulties test cases. The first validation is done in the Fourier domain with the help of analytically defined source terms, in 2D and 3D. Those test cases are then re-used to determine the limits of the proposed analogy. The second test case is the flow around a 2D cylinder, that have been simulated both with a direct acoustic method and an incompressible 2D-LES with Fluent. The proposed analogy is applied with the source terms obtained by both the DNA and incompressible LES, and give quite good results compared to results directly obtained by the DNA. Finally, we open the work on an industrial application by studying analogy results on a complex tridimensionnal case with high Reynolds number. The aerodynamic simulation is based on a hybrid RANS/LES method (DES) and the analogy calculation is done in the temporal domain, with the help of the advanced times procedure
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Saint-Victor, Xavier de. "Résolution des équations de Navier-Stokes bi ou tridimensionnelles par méthodes de marche : application au calcul de mélanges d'écoulements cisaillés." Toulouse, INPT, 1986. http://www.theses.fr/1986INPT011H.
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La discretisation est effectuee a l'aide d'une methode aux volumes finis et d'un schema hybride. Deux algorithmes sont proposes pour l'etude du probleme bidimensionnel et appliques au calcul de deux types d'ecoulements. En tridimensionnel laminaire, six algorithmes differents sont exposes et mis en oeuvre pour l'etude de melanges sillage-couche limite
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Pujol, Céline. "Hydrodynamique et brisure de symétrie chirale : application au gaz de pions et calcul de coefficients de transport." Phd thesis, Université Claude Bernard - Lyon I, 2003. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00006288.
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Le cadre général dans lequel se situe cette thèse est l'étude des propriétés de la matière hadronique chaude et dense produite lors des collisions d'ions lourds ultrarelativistes. Cette matière chaude et dense est majoritairement constituée de pions, les particules les plus légères du monde hadronique. Leur faible masse provient de leur nature même : ce sont les bosons de Goldstone de la symétrie chirale. L'évolution du gaz de pions peut se faire, dès les premiers instants suivant sa formation, dans le cadre de l'hydrodynamique relativiste. Dans une première partie nous présentons l'hydrodynamique en présence de symétrie brisée en insistant particulièrement sur le fait que les modes de Goldstone sont à mettre sur un pied d'égalité avec les grandeurs conservées : à tous deux correspondent des modes hydrodynamiques. Nous montrons également comment ces nouveaux modes, caractéristiques de la brisure d'une symétrie, modifient les équations d'évolution. Partant de l'exemple d'un système superfluide, c'est-à-dire d'un système présentant une brisure de la symétrie U(1), nous présentons, dans la deuxième partie, les équations hydrodynamiques d'un fluide au sein duquel la symétrie chirale SU(2)$_L \times$ SU(2)$_R$ est brisée. Nous appliquons ensuite ces équations, d'une part aux collisions d'ions lourds ultrarelativistes dans le cadre du modèle de Bjorken, et d'autre part à la détermination des coefficients de transport. Enfin, la troisième partie est consacrée au calcul de la viscosité de cisaillement dans le cadre de modèles microscopiques de théorie des champs, à savoir les modèles $\lambda\phi^4$ et $\sigma$-non linéaire.
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Thenail, Denis. "Contrôle actif d'impédance et optimisation des performances d'un matériau poreux." Ecully, Ecole centrale de Lyon, 1995. http://www.theses.fr/1995ECDL0011.
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Le contrôle actif du bruit, sous sa forme la plus développée, consiste à faire interférer l'onde acoustique indésirable avec une onde secondaire adaptée pour minimiser la pression. Cette méthode de réduction du bruit n'est pas toujours réalisable. Pour un grand volume et en présence d'un champ acoustique incohérent, la seule facon d'affaiblir les niveaux sonores est de contrôler l'impédance de parois afin de réaliser une absorption d'énergie acoustique la plus importante possible. La premiere méthode que nous présentons pour le contrôle de l'impédance consiste à traiter les signaux de pression et de vitesse à proximité de la source secondaire pour réaliser une condition de nonéflexion: l'impédance imposée est alors l'impédance caractéristique de l'air. Cette méthode est testée dans un tube de Kundt et donne d'excellents résultats en très basses fréquences. Le systême est implanté en paroi latérale d'un conduit. L'absorption est alors visualisée grâce à des mesures d'intensité. Nous démontrons également, par l'intermédiaire d'un code de calcul, la nécessité de traiter une surface de dimensions comparables aux longueurs d'ondes en présence. C'est pourquoi une seconde méthode est aussi proposée qui ameliore par contr^ole actif les propriétés absorbantes d'un matériau poreux. Un modèle et des expériences permettent de montrer que le contrôle d'impédance peut se simplifier, pour ne plus porter que sur la pression acoustique à l'arrière du matériau. L'absorption acoustique active peut alorsêtre développée de façon extensive à un coût plus compatible avec une utilisation en situation réelleIn its most developed version, active control of sound aims to create a cancelling secondary acoustic wave, which destructively interferes with the undesired noise. The performance of this noise reduction strategy is limited by the coherance level of the acoustic field, and by the volume of the zone to be made quiet. For a "large" system, in the presence of an incoherent field, the only potentially effective method to achieve a global noise reduction is to control the acoustic impedance at the walls, and hence to maximize acoustic absorption. Our first method for the active controL of acoustic impedance consists of processing the acoustic pressure and velocity informations close to the control actuator, in order to match the impedance with that of the air. In a KUndt's tube, this method works best for very low frequency excitations. Then, the active absorber is implemented along the lateral wall of a duct. The intensity measurements taken do show the absorption by the control speaker. It is shown through numerical calculations, that sound absorption has to be performed over an extensive area of the surface, as compared to the acoustic wavelenghts in the system. Therefore, we present a second method, which uses active control means to improve the acoustic absorption by a porous layer. We demonstrate through a model and experiments, that the impedance control can be reduced to a simpler acoustic pressure control at the rear face of the absorbent material. Thus, we can consider an extensive application of active absorption of sound at lower cost, a necessary constraint for practical applications
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Ponizy, Barbara. "Calcul rapide de l'écoulement non symétrique autour de navires à l'aide de singularités de Kelvin ; application au cas des voiliers." Poitiers, 1996. http://www.theses.fr/1996POIT2300.
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Ce travail concerne la prediction de l'ecoulement stationnaire et non symetrique autour d'un navire. Cela consiste a calculer le potentiel des vitesses satisfaisant l'equation de laplace dans le domaine de fluide exterieur au corps et limite par la surface libre. Sur le corps le potentiel des vitesses doit satisfaire la condition de glissement. La methode utilisee se base sur les singularites de kelvin, qui satisfont la condition linearisee de surface libre de kelvin. A partir de la seconde formule de green on obtient une formulation integrale qui exprime le potentiel des vitesses de perturbation en fonction de la distribution de ce potentiel sur le corps, sur la ligne de flottaison et sur le sillage et de la fonction de green du probleme. Cette formulation est completee par une forme non lineaire de la condition de kutta-joukowski au bord de fuite. Une methode efficace d'evaluation et d'integration de cette fonction de green et de son gradient ainsi qu'une methode de resolution numerique du probleme ont ete mises aux point. La methode a ete testee dans le cas d'un ellipsoide immerge, d'une aile en incidence coupant la surface libre ainsi que dans le cas de la carene de wigley et du voilier antiope. Les tests ont demontre que cette methode peut constituer le premier outil d'evaluation des caracteristiques de l'ecoulement stationnaire autour d'un navire, mais pour evaluer avec une bonne precision la resistance de vagues un nombre tres important de facettes pour representer le corps est necessaire
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Feneuil, Bruno. "Éléments d'élaboration d'un vélocimètre optique sans contact et sans repères pour la mesure des vitesses linéaires faibles (de l'ordre de 10 cm /s)." Paris 11, 1988. http://www.theses.fr/1988PA112400.
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Cette étude de faisabilité concerne un vélocimètre optique destiné à la mesure des vitesses linéaires faibles (≈10 cm/s) sans contact avec le mobile et sans repères fixés sur ce dernier. Le principe du capteur repose sur deux faisceaux lumineux parallèles qui balayent successivement les mêmes aspérités microscopiques de la surface du mobile. Les deux signaux rétrodiffusés, recueillis par des photodiodes, sont alors idéalement liés par un retard inversement proportionnel à la vitesse à mesurer. Le spectre des signaux rétrodiffusés, leur rapport signal/bruit et l'algorithme d'estimation du retard sont les principaux éléments déterminant les performances du vélocimètre. Les travaux ont alors été essentiellement orientés vers : l'analyse spectrale, théorique et expérimentale, des signaux ainsi que la modélisation de la transformation vitesse-retard inhérente au capteur, la conception d'une électronique de traitement mettant en œuvre une détection synchrone double pilotée à l'aide de deux fréquences distinctes pour optimiser le rapport signal/bruit et la diaphonie des signaux, la réalisation d'un algorithme rapide d'estimation du retard. Cet algorithme, qui constitue la principale originalité de l'étude, est une boucle à verrouillage de retard généralisée effectuant un filtrage adaptatif des signaux informationnels rétrodiffusésThis study of feasibility depicts an optical velocimeter dedicated to low and linear speed measurement (≈10 cm /s) without touching or setting marks on the object in motion. This sensor involves two parallel light beams which successively scan the same randorn defects of a moving surface. Hence the two back-scattered signals: collected by photodiodes are ideally the same but for a delay inversely proportional to the speed to be measured. The velocimeter performances are highly dependent on the back scattered signals spectrum, the signal-to-noise ratio, and the algorithm used for delay estimation. Therefore investigations have been conducted towards: the theoretical and experimental analysis of the signals spectrum as well as the speed-to-delay transformation the sensor completes, the electronic set-up which involves a double synchronous modulation and detection with two separate frequencies for optimum background noise and cross-talk rejection, the realization of a high-speed algorithm for delay estimation. This algorithm represents the main originality and also the leading part of this study. It consists in a generalized delay-locked loop using LMS adaptive filtering
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Bonneau, Olivier. "Comportement statique et dynamique de ligne d'arbre montée sur paliers fluides : influence des caractéristiques des paliers." Poitiers, 1989. http://www.theses.fr/1989POIT2265.
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Sbai, Abdellah. "Contribution au calcul du flottement d'un avion de transport subsonique dans le domaine transsonique." Toulouse, ENSAE, 1990. http://www.theses.fr/1990ESAE0018.
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Cette étude est consacrée à l'évaluation d'un code de calcul aérodynamique et à son exploitation pour la prédiction du flottement d'une voilure. Ce code est basé sur la méthode des petites perturbations transsoniques et utilise le schéma numérique des directions alternées implicites. L'évaluation est réalisée en comparant les résultats de la méthode transsonique à ceux de la méthode des réseaux de doublets, toutes deux développées dans ce rapport. La méthode des petites perturbations transsoniques est exploitée avec l'approximation du premier harmonique. Tous les calculs sont effectués dans les deux régimes: quasi-stationnaire et instationnaire; et, dans ce dernier cas, pour les modes de vibration: tangage et pompage. Les comparaisons effectuées entre les résultats des deux méthodes portent sur les coefficients de pression et ceux de portance. Deux voilures sont considérées dans cette étude, la voilure droite non vrillée, d'épaisseur constante, générée à partir d'un profil symétrique et la voilure en flèche avec vrillage munie de profils supercritiques. Les résultats des deux méthodes concordent dans le domaine subsonique, par contre, des différences importantes apparaissent dans le domaine supercritique. Le principe et la méthode du calcul de flottement par double balayage sont développés. Dans le cas de la voilure en flèche, les caractéristiques modales sont présentées et, après calcul des forces aérodynamiques généralisées, le calcul du flottement donne lieu au tracé des courbes décrivant l'évolution des amortissements et des fréquences des modes, en fonction de la vitesse. L'exploitation de ces courbes montre que la méthode des petites perturbations transsoniques entraine des marges plus élevées au flottement.
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Huang, Guang-Ping. "Modélisation et calcul de jets tridimensionnels en présence d'un écoulement transversal." Ecully, Ecole centrale de Lyon, 1989. http://www.theses.fr/1989ECDL0006.
Full textAbstract:
Analyse des phénomènes de transport entre le jet et l'écoulement extérieur. Les équations de conservation de la masse, de la quantité de mouvement et de l'énergie sont écrites dans un repère curviligne base sur la trajectoire du jet. Détermination du champ de vitesse induit par le jet
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Soetens, Jean-Christophe. "Développement d'un programme de dynamique moléculaire incluant des modèles électrostatiques élaborés : application à l'étude de fluides polarisables et de solutions ioniques." Nancy 1, 1996. http://www.theses.fr/1996NAN10241.
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Le travail présenté dans cette thèse s'inscrit dans le cadre des simulations de dynamique moléculaire appliquées à l'étude de fluides polarisables et de solutions ioniques. Une attention particulière est portée à la description explicite de la polarisabilité dans les modèles d'interaction intermoléculaire. Nous présentons notamment des modèles électrostatiques comportant des multipôles et des polarisabilités distribués. Ce travail a nécessité l'écriture d'un nouveau code de dynamique moléculaire permettant de traiter les liquides purs et les solutions à l'aide de modèles électrostatiques de complexités très variables. Le premier chapitre décrit les principes de base des techniques de simulation ainsi qu'une description générale du programme dont une présentation plus technique est donnée en annexe. Le second chapitre est consacre à l'étude des propriétés de l'eau en phases gazeuse et liquide. Dans le troisième chapitre, un calcul de potentiel de force moyenne caractérisant l'approche de deux ions guanidinium dans l'eau est présenté. Le quatrième et dernier chapitre décrit les résultats de l'étude des propriétés de solutions ioniques d'intérêt électrochimique.
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Provost-Pruilh, Marie-Laure. "Développement d'une méthode multizone pour le calcul des écoulements décollés." Toulouse, ENSAE, 1996. http://www.theses.fr/1996ESAE0019.
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Pour simuler numériquement un écoulement compressible transitionnel décollé autour d'un profil d'aile ou d'un fuselage, la technique classique consiste à résoudre les équations de Navier-Stokes sur l'ensemble du domaine de calcul, alors que seule une petite partie de l'écoulement nécessite réellement ce niveau de modélisation. Il en résulte un surcoût prohibitif d'un point de vue industriel, doublé d'une incapacité à représenter simultanément les régions de couche limite laminaire, de transition et d'écoulement turbulent, surtout lorsque la position de zones transitionnelles est a priori inconnue. L'approche multizone, dans la lignée des méthodes de décomposition de domaine, a pour but de concilier l'amélioration de la précision des simulations et la diminution des coûts de calcul. Cette approche consiste à découper le domaine de calcul de manière judicieuse, et à adapter le modèle mathématique (Euler, couche limite, Navier-Stokes) et physique (écoulement laminaire, turbulent, turbulent décollé. . . ) à la physique de l'écoulement dans chaque zone. Les frontières artificielles introduites entre les zones sont traitées par la méthode des caractéristiques. Pour l'écoulement autour d'un profil d'aile, trois zones sont définies et un processus alterne itératif est adopté pour obtenir la solution multizone. L'approche est validée sur des configurations d'écoulements laminaires et transitionnels.
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Bousquet, Gaspard. "Modélisation numérique d'agrégats de sodium en matrice d'argon." Toulouse 3, 2008. http://thesesups.ups-tlse.fr/259/.
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Cette thèse présente un modèle hiérarchique pour la description d'agrégats de sodium en présence d'un environnement d'argon, éventuellement soumis à un champ électromagnétique. L'objectif étant de pouvoir simuler numériquement des situations statiques aussi bien que de longues dynamiques (plusieurs ps), différents degrés de précision sont utilisés pour chaque partie du système : quantique, via la TDDFT dans l'approximation de la densité locale (LDA), pour les électrons de valence du sodium ; classique (dynamique moléculaire) pour les ions Na+ et les atomes d'argon. Les deux descriptions sont reliées l'une à l'autre à l'aide de pseudopotentiels. Un degré de liberté supplémentaire est phénoménologiquement alloué à chacun de ces derniers afin de tenir compte dynamiquement de leur polarisabilité. Les paramètres de ce modèle sont ajustés pour reproduire des données expérimentales sur le dimère NaAr et sur l'argon solide. Les études menées sur l'insertion d'un atome de sodium dans un agrégat d'argon et son dépôt sur l'agrégat d'argon montrent des variations importantes dans l'évolution des propriétés de l'électron de valence de Na avec le nombre total d'atome Ar, et plus précisément avec l'environnement immédiat de Na. Le rôle de l'isomérie, particulièrement pour les petites tailles, est ainsi mis en évidence. Enfin, les simulations de dépôt dynamique d'un système de sodium (Na, Na+, Na2+, Na6, Na7, Na8) sur un agrégat d'argon révèlent l'importance relative des paramètres de la collision (énergie cinétique initiale octroyée à Na, taille et géométrie des systèmes, charge positive. . . ), collision se concluant soit par le collage de Na sur Ar soit par la destruction de l'agrégat d'argonThis thesis details a hierarchical model for the description of sodium clusters in contact with an environment of argon, eventually submitted to an electromagnetic field. The differents parts of the system are treated with various levels of precision, so that simulations of static situations as well as long dynamics (several ps) are numerically reachable. A quantum description, the so-called time-dependent density functionnal theory (TDDFT) with the local density approximation (LDA), is used for the valence electrons of Na atoms. The Na+ ions and the Ar atoms are described by a classical molecular dynamics. A phenomenological degree of freedom is added to each Ar atom to account dynamically for their polarizability. The dimer NaAr and the solid argon serves as a benchmark for the fit of the parameters in the model. The study of a single Na atom insertion in an Ar cluster, as well as the deposition of this atom on an Ar cluster, shows large variations in the evolution of the properties of the Na valence electron with increasing total number of Ar atoms, and more precisely with the neighbourhood of Na. The role of the isomerism is then demonstrated, especially for small systems. Finally, simulations of the dynamical deposition of sodium systems (Na, Na+, Na2+, Na6, Na7, Na8) on an argon cluster reveal the relative dependence of the reaction on the parameters of the collision (initial kinetic energy of Na, size and structure of the systems, positive charge,. . . ), ending either by the attachment of Na on Ar or the destruction of the Ar cluster
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Luo, Guoliang. "Segmentation de maillages dynamiques et son application pour le calcul de similarité." Thesis, Strasbourg, 2014. http://www.theses.fr/2014STRAD026/document.
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Avec le développement important des techniques d’animation, les maillages animés sont devenus un sujet de recherche important en informatique graphique, comme la segmentation de maillages animés ou la compression. Ces maillages animés qui sont créés à l’aide de logiciels ou à partir de données de capture de mouvements sont composés d’une séquence ordonnée de maillages de forme statique et dont la topologie reste la même (nombre fixe de sommets et de triangles). Bien qu’un grand nombre de travaux ont été menés sur les maillages statiques durant les deux dernières décennies, le traitement et la compression de maillages animés présentent de nombreuses difficultés techniques. En particulier, les traitements de maillages dynamiques nécessitent une représentation de données efficace basée sur la segmentation. Plusieurs travaux ont été publiés par le passé et qui permettent de segmenter un maillage animé en un ensemble de composants rigides.Dans cette thèse, nous présentons plusieurs techniques qui permettent de calculer une segmentation spatio-temporelle d’un maillage animé ; de tels travaux n’ont pas encore été publiés sur ce sujet. De plus, nous avons étendu cette méthode pour pouvoir comparer ces maillages animés entre eux à l’aide d’une métrique. À notre connaissance, aucune méthode existante ne permet de comparer des maillages animés entre euxWith an abundance of animation techniques available today, animated mesh has become a subject of various data processing techniques in Computer Graphics community, such as mesh segmentation and compression. Created from animation software or from motion capture data, a large portion of the animated meshes are deforming meshes, i.e. ordered sequences of static meshes whose topology is fixed (fixed number of vertices and fixed connectivity). Although a great deal of research on static meshes has been reported in the last two decades, the analysis, retrieval or compressions of deforming meshes remain as new research challenges. Such tasks require efficient representations of animated meshes, such as segmentation. Several spatial segmentation methods based on the movements of each vertex, or each triangle, have been presented in existing works that partition a given deforming mesh into rigid components. In this thesis, we present segmentation techniques that compute the temporal and spatio-temporal segmentation for deforming meshes, which both have not been studied before. We further extend the segmentation results towards the application of motion similarity measurement between deforming meshes. This may be significant as it solves the problem that cannot be handled by current approaches
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Dimassi, Mohamed. "Modélisation de la structure poreuse du non-tissé par des techniques de calcul avancé." Thesis, Lille 1, 2009. http://www.theses.fr/2009LIL10017/document.
Full textAbstract:
Les non-tissés sont des matériaux dont la structure poreuse est difficilement qualifiable ce qui rend la compréhension de leurs propriétés hydrauliques complexe. Nous avons opté pour l'observation directe du phénomène physique par analyse d'images de la dynamique de l'ascension capillaire dans un non-tissé. Pour cela nous avons mis en place un banc de test à l'aide d'une caméra numérique et d'un éclairage bien adapté pour faire des essais sur les non-tissés. Les algorithmes que j'ai développés et déployés, permettent une extraction des informations nécessaires à la compréhension et à la simulation du phénomène de la montée capillaire dans le réseau poreux du non-tissé: -un algorithme permettant l'extraction des propriétés métriques et géométriques des pores contenus dans un échantillon. -un algorithme permettant l'extraction de la propriété hydraulique de l'échantillon en fonction du temps. Cette propriété dynamique correspond à une propriété fonctionnelle de choix pour ces matériaux destinés à l'hygiène industrielle et domestique. -un algorithme permettant la détermination des paramètres de structure les plus pertinents en se basant sur un modèle d'arbre de décision. -un algorithme permettant la détermination et la simulation du comportement dynamique d'un liquide très mouillant au sein du réseau poreux. Cette approche tire son originalité de l'importance qui a été accordé au modèle expérimental et aux règles tirées de ce dernier afin de construire la simulation. Dans ce travail, nous partons d'observations et de constatations expérimentales pour en déduire une description algorithmique fidèle à la réalité. L'approche est appuyée par des théories existantesNon-wowen are materials with a complicate porous structure. lndeed, the tangle of fibers and their consolidation, make the comprehension of their hydraulic properties complicated. After having explored three important tracks of research in this field, we chose the direct observation of the physical phenomenon by image analysis and especially the dynamics of the capil!ary rise in a non-woven material. For that, we set up a test bed using a digital camera and a well-adapted lighting to carry out tests on the non-woven materials. I developed and deployed algorithms, which allow an extraction of data in order to understand and simulate the capillary rise in the porous network ofthe non-woven material. These algorithms can be classified in the following way: -an algorithm for the extraction of metric and geometrical properties of pores contained in a non-woven sample.These data represent the structural parameters. -an algorithm which a!lows the extraction of the dynamic hydraulic property. This dynamic property corresponds to a functional property for these materials intended to be used for industrial and domestic hygiene, -an algorithm that determines the most relevant structural parameters based on a decision tree approach, -an algorithm allowing the determination and the simulation of a very wetting Iiquid's dynamic behaviour within the porous network. This approach draws its originality. from the importance attached to the, experimental model and the rules drawn from the Iatter in order.to build the simulation. ln this work, we start from experimental observatIons to deduce an algonthmlc descnptIon faithful to reality.The approach is supported by existing theones
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Nguyên, Van Tuê. "Calcul de pression et d'efforts sur un profil en mouvement : application aux systèmes de récupération d'énergie." Thesis, Poitiers, 2017. http://www.theses.fr/2017POIT2263/document.
Full textAbstract:
La détermination du champ de pression dans un écoulement et/ou des efforts sur un profil en mouvement à partir de mesures de vitesses effectuées dans le milieu fluide est une problématique actuelle qui intéresse de nombreux domaines de recherche en mécanique des fluides. On pourrait citer en particulier, les systèmes de récupération d'énergie (éolienne, hydrolienne) ou bien les systèmes de contrôle optimal d'aubes de guidage de turbine, etc…Dans ce mémoire, nous apportons notre contribution à ce problème en proposant dans un premier temps, une méthode originale qui permet, à partir de champs de vitesses instationnaires obtenus par mesure optiques PIV, d'approcher ces champs dans l'ensemble du milieu (profil inclus) en utilisant la théorie des polynômes orthogonaux de Legendre. L'équation de Navier-Stokes permet alors d'obtenir des gradients de pression polynomiaux dans l'ensemble du milieu fluide et de pouvoir ainsi calculer le champ de pression dans l'écoulement et ensuite, en utilisant l'équation de bilan de mouvement dans un domaine de référence judicieusement choisi, de déterminer les efforts sur un profil mobile en oscillation. Cette méthode est alors validée sur un profil fixe à partir de données simulées numériquement et de données expérimentales.Dans un deuxième temps, après une série de mesures optiques PIV sur un profil NACA0015 soumis à différents types d'oscillations, nous appliquons la méthode décrite précédemment pour reconstruire les champs de pressions instationnaires et évaluer les efforts instantanées et moyens sur le profil. L'étude d'un certain nombres de plages de fréquences et d'amplitudes permet de comparer nos résultats, pour la recherche d'une meilleure efficacitéThe determination of the pressure field in a flow and/or forces on a moving profile from measurements of velocities carried out in the fluid is a current problem that is of interest to many domains of research in fluid mechanics like the energy recovery systems (wind, hydro) or the speed control of hydraulic turbines, etc…In this PhD thesis, we make a contribution to this problem by initially proposing an original method which allows us to approach unsteady velocity fields in the whole of the flow obtained by PIV optical measurements (including the profile) using Legendre's orthogonal polynomial theory. The Navier-Stokes equations then make it possible to obtain polynomial pressure gradients in the whole of the fluid and thus to be able to calculate the pressure field in the flow by using the momentum balance equation in a judiciously chosen reference range, to determine the forces on an oscillating mobile profile. This method is then validated on a fixed profile using numerically simulated data and experimental data.In a second step, from series of flow PIV measurements on a NACA0015 profile subjected to different types of oscillations, we apply the method described above to reconstruct the unsteady pressure fields and to evaluate the instantaneous and average forces on the profile. The study of a certain number of ranges of frequencies and amplitudes makes it possible to compare our results, in order to seek a better efficiency
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Vial, Christophe. "Apport des méthodes de la mécanique des fluides à l'étude des contacteurs gaz/liquide : expérience et simulation numérique." Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 2000. http://docnum.univ-lorraine.fr/public/INPL_T_2000_VIAL_C.pdf.
Full textAbstract:
Ce travail est consacré à l'étude expérimentale, la modélisation et la simulation numérique d'une colonne à bulles et d'un réacteur à gazosiphon à recirculation externe. Il comporte trois parties. Dans un premier temps, nous avons mis au point la métrologie nécessaire à la mesure de paramètres hydrodynamiques globaux et locaux dans les écoulements à bulles. Dans cette partie, des méthodes de traitement des fluctuations du signal de pression en paroi ont été développées pour l'identification du régime d'écoulement, et trois techniques de mesures ont été adaptées aux écoulements à bulles pour mesurer la vitesse locale de la phase continue : le tube de «Pavlov», une méthode électrochimique et la vélocimétrie laser Doppler. Ces méthodes ont complété les techniques déjà disponibles pour étudier la dynamique de la phase gaz : sondes optiques locales et sonde Doppler à réflexion d'ultrasons. Cet ensemble de méthodes de mesure nous a ensuite permis de caractériser l'hydrodynamique des deux réacteurs. Les transitions de régime ont été déterminées. Les paramètres mesurés, aussi bien à l'échelle locale qu'à l'échelle du réacteur, sont: le taux de vide, la vitesse, la taille et la morphologie des bulles, ainsi que la vitesse du liquide et ses fluctuations locales. La contrainte tangentielle de frottement, qui ne pouvait être mesurée, a été estimée à partir d'un modèle simple. Finalement, l'évolution de tous ces paramètres a été analysée en fonction du débit de gaz, de son mode de distribution et du régime d'écoulement. Enfin, l'ensemble des données expérimentales obtenues aux échelles locales et globales sur les deux réacteurs a été comparé aux résultats fournis par un logiciel commercial de CFD. Différentes formulations de la traînée, des forces additionnelles et de la turbulence ont été utilisées pour obtenir le meilleur accord possible entre calculs et expériences. La capacité de ce code commercial à prédire correctement l'écoulement ainsi que ses limitations actuelles ont été étudiéesThis work is devoted to the experimental study, the modelling and the numerical simulation of the hydrodynamics of a bubble column and an external loop airlift reactor. It includes three parts. First, measuring techniques have been developed to study the local and global hydrodynamic parameters of the bubbly flow. In this section, several treatments of the fluctuating wall pressure signal have been developed to identify the prevailing flow regime; three measuring techniques have been adapted to bubbly flows in order to measure the local velocity of the continuous phase: the "Pavlov" tube, an electrochemical method and Laser Doppler Velocimetry. These techniques have completed the methods already available to study the dynamics of the gas phase: local optical probes and an ultrasound Doppler technique. Then, this set of measuring techniques has been used to characterise the hydrodynamics in both reactors. Regime transitions have been deterrnined. The local and global parameters which have been measured are: the gas hold-up; the velocity, the size and the morphology of the bubbles; the liquid velocity and its local fluctuations. The Reynolds shear stress, which could not be measured, has been estimated using a simple model. The evolution of these parameters has been related to the gas flow rate, the gas distribution and the hydrodynamic regime. The whole experimental data are finally compared to the predicted values obtained using a commercial CFD code. Several models of drag, additional forces and turbulence have been used to obtain the best agreement between calculations and experiments. The ability of this commercial code to predict correctly the flow and its current limits have been highlighted
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Coulet, Julien. "Méthode des Éléments Virtuels pour le calcul de la déformation mécanique couplée aux écoulements en milieux poreux." Thesis, Sorbonne université, 2019. http://www.theses.fr/2019SORUS188.
Full textAbstract:
Cette thèse porte sur le développement et l’étude de méthodes numériques pour le problème de poroélasticité, modélisé par les équations de Biot. La discrétisation historique de ce système consiste à utiliser une méthode de type éléments finis pour traiter l’équation d’équilibre mécanique, et une méthode de type volumes finis pour traiter l’équation de conservation de la masse du fluide. Or, en géosciences, les procédures de maillage utilisées pour reproduire les propriétés géométriques des milieux telles que les hétérogénéités, discontinuités ou failles produisent des cellules incompatibles avec la discrétisation par éléments finis. En conséquence, on s’intéresse à la récente méthode des éléments virtuels qui paraît capable de traiter des maillages plus généraux, et qui permettrait donc l’utilisation d’un unique maillage pour les deux modélisations. Après avoir appliqué la méthode des éléments virtuels au problème d’élasticité, on effectue le couplage avec l'écoulement discrétisé par volumes finis. Selon l’approximation choisie pour cette méthode, deux schémas sont créés : le schéma VEM-TPFA, qui utilise l'approximation volumes finis la plus simple et permet d'en proposer une analyse mathématique, et le schéma VEM-MPFA qui se base sur une approximation plus complète de manière à traiter des maillages plus généraux. En plus de la discrétisation, on s’intéresse à la stratégie de résolution du problème couplé dans le but d’en améliorer l’efficacité et la robustesse, en particulier en parallèle. On considère ainsi la stratégie fixed-stress split qui permet de se ramener à la résolution de deux sous-problèmes, pour lesquels on exhibe des solveurs performantsThis manuscript focuses on the design and the study of numerical schemes for the poroelasticity problem modeled through Biot’s equations. The classical way to numerically solve this system is to use a finite element method for the mechanical equilibrium equation and a finite volume method for the fluid mass conservation equation. However, to capture specific properties of the underground medium such as heterogeneities, discontinuities, and faults, meshing procedures commonly lead to badly shaped cells for finite element-based modeling. Consequently, we investigate the use of the recent virtual element method which appears as a potential discretization method for the mechanical part and could therefore allow the use of a unique mesh for both the mechanical and fluid flow modeling. Starting from a first insight into virtual element method applied to the elastic problem in the context of geomechanical simulations, we apply in addition a finite volume method to take care of the fluid conservation equation. Depending on the selected finite volume method, we create two different coupled schemes: the VEM-TPFA scheme, using a two-point flux approximation for the fluid flow and for which we provide a mathematical analysis, and the VEM-MPFA scheme, which uses a multipoint flux approximation and can thus handle more general meshes. In addition to the discretization, we also investigate the way to solve the coupled problem in order to improve efficiency and robustness in the context of parallel computing. For this purpose, we consider the fixed-stress split strategy in order to fall back to the resolution of two subproblems for which we can use efficient solvers
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Dimassi, Mohamed. "Modélisation de la structure poreuse du non-tissé par des techniques de calcul avancé." Electronic Thesis or Diss., Lille 1, 2009. http://www.theses.fr/2009LIL10017.
Full textAbstract:
Les non-tissés sont des matériaux dont la structure poreuse est difficilement qualifiable ce qui rend la compréhension de leurs propriétés hydrauliques complexe. Nous avons opté pour l'observation directe du phénomène physique par analyse d'images de la dynamique de l'ascension capillaire dans un non-tissé. Pour cela nous avons mis en place un banc de test à l'aide d'une caméra numérique et d'un éclairage bien adapté pour faire des essais sur les non-tissés. Les algorithmes que j'ai développés et déployés, permettent une extraction des informations nécessaires à la compréhension et à la simulation du phénomène de la montée capillaire dans le réseau poreux du non-tissé: -un algorithme permettant l'extraction des propriétés métriques et géométriques des pores contenus dans un échantillon. -un algorithme permettant l'extraction de la propriété hydraulique de l'échantillon en fonction du temps. Cette propriété dynamique correspond à une propriété fonctionnelle de choix pour ces matériaux destinés à l'hygiène industrielle et domestique. -un algorithme permettant la détermination des paramètres de structure les plus pertinents en se basant sur un modèle d'arbre de décision. -un algorithme permettant la détermination et la simulation du comportement dynamique d'un liquide très mouillant au sein du réseau poreux. Cette approche tire son originalité de l'importance qui a été accordé au modèle expérimental et aux règles tirées de ce dernier afin de construire la simulation. Dans ce travail, nous partons d'observations et de constatations expérimentales pour en déduire une description algorithmique fidèle à la réalité. L'approche est appuyée par des théories existantesNon-wowen are materials with a complicate porous structure. lndeed, the tangle of fibers and their consolidation, make the comprehension of their hydraulic properties complicated. After having explored three important tracks of research in this field, we chose the direct observation of the physical phenomenon by image analysis and especially the dynamics of the capil!ary rise in a non-woven material. For that, we set up a test bed using a digital camera and a well-adapted lighting to carry out tests on the non-woven materials. I developed and deployed algorithms, which allow an extraction of data in order to understand and simulate the capillary rise in the porous network ofthe non-woven material. These algorithms can be classified in the following way: -an algorithm for the extraction of metric and geometrical properties of pores contained in a non-woven sample.These data represent the structural parameters. -an algorithm which a!lows the extraction of the dynamic hydraulic property. This dynamic property corresponds to a functional property for these materials intended to be used for industrial and domestic hygiene, -an algorithm that determines the most relevant structural parameters based on a decision tree approach, -an algorithm allowing the determination and the simulation of a very wetting Iiquid's dynamic behaviour within the porous network. This approach draws its originality. from the importance attached to the, experimental model and the rules drawn from the Iatter in order.to build the simulation. ln this work, we start from experimental observatIons to deduce an algonthmlc descnptIon faithful to reality.The approach is supported by existing theones
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Ducroq, Frédéric. "Modélisation de la rupture des jets liquides à faible vitesse. Injection de carburant dans les moteurs à allumage commandé." Rouen, 1998. http://www.theses.fr/1998ROUES063.
Full textAbstract:
Dans ce mémoire, nous proposons une modélisation de la rupture primaire des jets liquides pour de faibles nombres de Weber (régime de Rayleigh, transition, atomisation partielle). Le but final est l'application du modèle à la simulation de l'injection de carburant dans les moteurs à allumage commandé à injection indirecte. Divers modèles de jets sont déjà disponibles dans les codes de calcul industriels : TAB, Reitz, FIPA cependant ils ne concernent que les jets de liquide à grande vitesse (atomisation). Le premier chapitre (bibliographie) présente le phénomène d'injection de trois points de vue différents. Dans la premiere section, la modélisation des jets est présentée sous l'aspect fondamental. Nous tentons de comprendre les phénomènes qui conduisent à la rupture d'un jet liquide. La deuxième section aborde l'injection de carburant sous l'aspect technologique. La dernière section presente quelques modèles de rupture de jets liquides disponibles dans les codes de calculs. Dans le deuxième chapitre, nous décrivons le modèle de rupture. D'abord d'un point de vue phénoménologique ; nous justifions les hypothèses du modèle. Ensuite, les équations du jet sont établies. Nous utilisons une représentation lagrangienne particulaire pour la phase liquide. Une nouvelle équation permet de calculer l'évolution de la surface du coeur du jet. Le modèle de Trainee est modifié pour tenir compte de la présence d'un coeur liquide. Le modèle a été implanté dans une version modifiée du code KIVA-II. Des validations ont été réalisées en bombe (chapitre 3) puis en canal aérodynamique (chapitre 4) de manière à avoir une configuration proche de celle d'une pipe d'admission.
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Dabonneville, Felix. "Développement d'une méthode numérique multi-échelle et multi-approche appliquée à l'atomisation." Thesis, Normandie, 2018. http://www.theses.fr/2018NORMR018/document.
Full textAbstract:
L’objet de cette thèse a été de développer une méthode numérique multi-approche et multiéchelle appliquée à la simulation d’écoulements diphasiques de fluides non miscibles, incompressibles et isothermiques et plus particulièrement à l’atomisation primaire. Cette méthode repose sur une approche couplée entre un maillage local raffiné et un maillage global plus large. Le couplage est explicite avec raffinement en temps, c’est-à-dire que chaque domaine évolue selon son propre pas de temps. Afin de prendre en compte les différentes échelles en temps et en espace dans le processus d’atomisation, cette méthode numérique couple deux méthodes numériques diphasiques différentes : une méthode de capture de l’interface dans le domaine local raffiné près de l’injecteur et une méthode de sous-maille dans le domaine global grossier et la région du spray dispersé. Le code développé et parallélisé dans le logiciel OpenFOAMR s’avère capable de réduire de manière significative le temps de calcul d’une simulation aux grandes échelles de l’atomisation dans un injecteur coaxial, tout en prédisant de manière fiable les données expérimentalesThe purpose of this work has been to develop a multi-approach and multi-scale numerical method applied to the simulation of two-phase flows involving non miscible, incompressible and isothermal fluids, and more specifically primary atomization. This method is based on a coupled approach between a refined local mesh and a coarser global mesh. The coupling is explicit with refinement in time, i.e. each domain evolves following its own time-step. In order to account for the different scales in space and time of the atomization process, this numerical method couples two different two-phase numerical methods: an interface capturing method in the refined local domain near the injector and a sub-grid method in the coarser global domain in the dispersed spray region. The code has been developed and parallelized in the OpenFOAMR software. It is able to reduce significantly the computational cost of a large eddy simulation of a coaxial atomization, while predicting with accuracy the experimental data