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Dissertations / Theses on the topic 'Dynamique des fluides – Simulation par ordinateur'
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Mougin, Guillaume. "Interactions entre la dynamique d'une bulle et les instabilités de son sillage." Toulouse, INPT, 2001. http://www.theses.fr/2001INPT042H.
Full textAbstract:
Ce travail est consacré à la détermination du rôle du sillage sur les instabilités de trajectoires des bulles isolées en ascension dans un liquide au repos. Pour la première fois, une étude du sillage d'une bulle fixe et de forme imposée dans un écoulement uniforme est réalisée par résolution directe tridimensionnelle et instationnaire des équations de Navier-Stokes. La forme de la bulle est ellipsoi͏̈dale avec un rapport de forme compris entre 2 et 2,5, et le nombre de Reynolds considéré s'élève jusqu'à 3000. Les différentes étapes de l'évolution du sillage sont décrites et comparées avec le cas plus classique du sillage d'une sphère solide. Les deux cas d'écoulement présentent des instabilités et des topologies de sillage similaires, bien que le mode de génération de la vorticité à la surface du corps soit différent. Afin d'établir le lien entre ces instabilités de sillage et les instabilités de trajectoire des bulles millimétriques, un outil numérique couplant les équations du mouvement d'un corps rigide libre de se déplacer est développé. Cette modélisation, appliquée à une bulle de forme ellipsoi͏̈dale imposée afin de séparer les effets de sillage des effets de la déformation de la bulle, permet de retrouver les trajectoires en zigzag et en hélice observées expérimentalement. Une description fine des structures tourbillonaires qui se développent dans le sillage et une étude de l'évolution des efforts hydrodynamique subis par la bulle montrent finalement comment le système couplé aboutit à ces trajectoires.
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Agbaglah, Gbémého Gilou. "Dynamique et instabilité des nappes liquides." Paris 6, 2011. http://www.theses.fr/2011PA066195.
Full textAbstract:
Cette thèse présente des études numériques et théoriques de la dynamique et de la stabilité du bourrelet formé au bord libre d'une nappe liquide sous l'effet de la capillarité. Des simulations 2D d’une nappe liquide se rétractant dans un milieu gazeux (plus précisément pour un système air/eau) ont été menées. Deux régimes différents en fonction du nombre d’Ohnesorge ont été observés. Un écoulement laminaire à l’intérieur du bourrelet pour des valeurs élevées du nombre d’Ohnesorge et un état d'équlibre, atteint après une rapide transition, tandis que pour les faibles valeurs, un écoulement turbulent est généré à l’intérieur du bourrelet et est responsable de grandes oscillations de la taille de ce dernier et de l'épaisseur de la zone de pincement de la nappe. Un nouveau modèle de stabilité linéaire prenant en compte la variation temporelle du rayon du bourrelet est ensuite proposé et comparé à des simulations numériques 3D d'une nappe liquide se rétractant dans un milieu gazeux. La formation d'un doigt liquide et le détachement d'une goutte ont été obtenus numériquement. Des simulations de l'impact d'une goutte d'huile de silicone sur un film mince du même liquide montrent que la structure des doigts liquides formés au bord de la corolle lors du splash est la même que dans le cas de la digitation au bord de la nappe liquide plane.
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Corvisier, Philippe. "Ecoulement de fluides thixotropes dans des conduites droites ou présentant des singularités." Nancy 1, 2001. http://www.theses.fr/2001NAN10188.
Full textAbstract:
L'objectif de cette étude est la compréhension de l'interaction entre l'organisation de la structure interne d'un fluide thixotrope et le développement de l'écoulement. Trois situations ont été considérées : écoulement en conduite droite, dans des singularités ou démarrage. Des profils de vitesse ont été mesurés grâce à la technique de vélocimétrie par images de particules (PIV). Un aplatissement des profils de vitesse, une large zone de recirculation ou un écoulement bouchon ont été observés successivement. Une caractérisation rhéologique a ensuite été menée. Le comportement du fluide est décrit par un modèle de Quemada à cinétique structurelle fractionnaire. Enfin, un travail de simulation a été réalisé par l'adaptation du code Fluent 4. 5 au traitement de la thixotropie par l'adjonction de sous programmes. Une bonne concordance entre les résultats numériques et expérimentaux a été observée. Ainsi, les phénomènes observés ont pu être expliqués grâce à une analyse du champ de structureThe aim of this study is to put the focus on the interaction between the reorganization of the internal structure of a thixotropic fluid and the velocity field. Three cases were considered : a flow in a straight pipe, an entry flow and a start up flow. Velocity profiles were measured by particle image velocimetry (PIV). A flatness of velocity profiles, large vortex zones and a plug flow were observed. Then, a rheological study was conducted. It shows that a modified Quemada model with a fractional kinetic for the structural parameter l could be used. Moreover, to have a better understanding of the observed phenomenon in the pipe and to generalize the results, numerical simulations were performed. The finite volume code Fluent 4. 5 was adapted to deal with thixotropy by adding user defined subroutines. A good agreement between numerical and experimental results was observed. Moreover, the flow development was investigated by the analysis of the structural field
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Marzouk, Salwa. "Simulation numérique d'un écoulement de type jet pulsé." Aix-Marseille 2, 2002. http://www.theses.fr/2002AIX22078.
Full text
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Otheguy, Mendionde Pantxika. "Dynamique de l'appariement tourbillonnaire en milieu stratifie et stratifie tournant." Palaiseau, Ecole polytechnique, 2005. http://tel.archives-ouvertes.fr/docs/00/06/19/56/PDF/Pantxika_Otheguy.pdf.
Full textAbstract:
Une des caractéristiques les plus remarquables des fluides géophysiques est la présence de stratification, c'est-à dire d'un gradient vertical de densité, qui induit une structure en couches horizontales. Lindborg (1999) et Billant & Chomaz (2001) ont proposé que la dynamique au sein de ces couches est tridimensionnelle et non bidimensionnelle comme cela était supposé auparavant. Les derniers ont aussi proposé un mécanisme de sélection de l' épaisseur de ces couches : l'instabilité zigzag qu'ils ont observée dans le cas particulier d'une paire de tourbillons contra-rotatifs. Cependant, les paires de tourbillons contra-rotatifs sont rarement observées dans l'océan et l'atmosphère contrairement aux couples de tourbillons co-rotatifs. De plus, l'appariement de tourbillons co-rotatifs est le processus dominant en turbulence bidimensionnelle responsable du transfert d'énergie des petites vers les grandes échelles. Au cours de ma thèse, je me suis donc intéressée à la dynamique de tourbillons co-rotatifs verticaux dans un fluide stratifié. Une instabilité associée au même effet physique que l'instabilité zigzag a été découverte. Elle décorrèle verticalement l'appariement de ces tourbillons, suggérant que l' instabilité zigzag est générique et affecte tout écoulement stratifié constitué de plus d'un tourbillon. L'analyse numérique de stabilité linéaire a montré que cette instabilité consiste en un mode déplacement et sélectionne une échelle verticale proportionnelle à l' échelle de flottabilité définie comme Fb, où F est le nombre de Froude horizontal et b la distance entre les deux tourbillons. Son taux de croissance est proportionnel au champ d'étirement créé par un tourbillon sur son compagnon. L'origine physique de cette instabilité a été identifiée grâce à une étude asymptotique : elle provient du couplage entre le mode de déplacement d'un tourbillon et le champ d'étirement généré par l'autre tourbillon. Observations expérimentales et Simulations Numériques Directes montrent que les non-linéarités n'inhibent pas le développement de l'instabilité zigzag qui entraîne bien une décorrelation verticale de l'écoulement selon une échelle proportionnelle à l'échelle de flottabilité. Enfin, l'effet de la rotation de la Terre a été étudié et nous avons montré que l'instabilité Zigzag reste active en présence de la force de Coriolis. Son taux de croissance est indépendant du taux de rotation. En régime fortement tournant, on retrouve l'approximation quasi-géostrophique : l'instabilité zigzag est similaire à l'instabilité ``tall-column'' découverte par Dritschel & de la Torre Juàrez (1996) et la longueur d'onde la plus instable est proportionnelle à Fb/Ro, où Ro est le nombre de Rossby. Cette instabilité affecte donc les écoulements géophysiques sur une large gamme d' échelles aussi bien dans l'océan que dans l'atmosphèreOne of the main characteristics of geophysical flows is the presence of stable stratification, i. E the presence of a vertical density gradient. Such flows are generally organized into thin horizontal layers. This PhD thesis investigates numerically, theoretically and experimentally the dynamics of a pair of co-rotating vertical vortices in a stratified fluid in order to understand the mechanism of formation of such layered structure. Such flow is of high interest because co-rotating vortex pairs play an important role in two-dimensional turbulence through the merging process which leads to the energy transfer from small to large scales. A three-dimensional instability has been discovered. It is similar to the zigzag instability observed on a pair of counter-rotating vortices in a stratified fluid and it decorrelates the vortex merging along the vertical. A numerical three-dimensional stability analysis has shown that the zigzag instability dominates for strong stratification whereas the elliptic instability dominates for weak stratification. The zigzag instability bends symmetrically the two vortices without significant internal deformation. It selects a wavelength proportional to Fh b, where Fh is the horizontal Froude number and b the separation distance between the vortices. Its growth rate is proportional to the strain rate. An asymptotic analysis has recovered these scaling laws and has shown that the zigzag instability comes from the coupling between vortex bending modes and the strain field that each vortex generates on the other. Experimental observations and Direct Numerical simulations have also shown that the vertical lengthscale selected by the instability agrees with the predictions. Of the stability analyses. The non-linear effects do not slow down the instability development but tends to recorrelate the fluid within each layers and to expel vertical gradients in between these layers. In the final part, the effect of planetary rotation has been investigated. It is shown that the zigzag instability remains active with a growth rate independent of the Coriolis parameter. In the rapidly rotating regime (quasi-geostrophic), the zigzag instability is similar to the "tall-column" instability with the most unstable wavelength proportional to Fh b / Ro, where Ro is the Rossby number. This instability may therefore affect geophysical flows for a large range of parameters both in the oceans and the atmosphere
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Goulley, Geofroi. "Étude des écoulements dans les procédés d'injection de résine sur renfort." Lille 1, 1995. http://www.theses.fr/1995LIL10142.
Full textAbstract:
L'objet de cette thèse est d'une part de réaliser des matériels de mesures spécifiques et de mettre en évidence l'influence des principaux paramètres du procédé d'injection sur renforts industriels sur les valeurs de perméabilité de matériaux fibreux et d'autre part de chercher des relations simples permettant d'évaluer ces perméabilités en connaissant le taux de renfort. Une partie expérimentale préliminaire montre l'existence de phénomènes tels que les cheminements de bord, les plissements du renfort, son tassement, ou l'écartement de ses mèches. L'apparition de ces phénomènes étant liée au comportement mécanique du renfort et à l'action de la résine, des plages de taux de fibres et de débits sont déterminées pour chaque matériau. Des dispositifs expérimentaux et des modes opératoires ont été mis au point afin de déterminer les perméabilités longitudinales et transversales des différents renforts. Deux procédés de détermination des perméabilités longitudinales sont en outre comparés (détermination par écoulement uniaxial et détermination par écoulement biaxial). Est analysé ensuite l'influence sur la perméabilité des principaux paramètres liés au procédé : état de surface des fibres (ensimage), nature de la résine utilisée, préformage, taux et type de renfort. L'ensemble des essais permet de mettre en évidence les paramètres les plus influents sur les valeurs de perméabilité. Sachant que les modèles théoriques permettant de calculer les perméabilités sont en général limités à un domaine restreint de taux de fibres, des formules semi-empiriques sont utilisées pour calculer les perméabilités des renforts sur une grande étendue de taux de fibres a partir d'un nombre réduit de mesures. Enfin, des relations sont proposées permettant d'estimer les perméabilités globales d'empilements de plis de renforts différents. Elles sont établies à partir des lois de comportement de perméabilité et de compressibilité de chaque type de renfort en fonction des taux de fibres. Les calculs sont confrontés aux résultats expérimentaux.
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Elqotbi, Mohammed. "Application de la dynamique des fluides (CFD) à la modélisation d'un bioréacteur gaz-liquide." Electronic Thesis or Diss., Lille 1, 2009. http://www.theses.fr/2009LIL10023.
Full textAbstract:
Ce travail, dans sa progression méthodologique, vise la validation et la mise en oeuvre de la contribution que peut apporter la dynamique des fluides, théorique et surtout numérique, aux procédés de fermentation en cuve agitée. Son apport dans d’autres domaines où coexistent écoulements et transformations de matières ne cessent de susciter de plus en plus d’intérêt. La description fine de l’évolution du contenu d’un réacteur propose en fin de compte le scénario à venir lors de l’exploitation industrielle de l’opération étudiée. Ce mémoire présente donc une approche de ce type pour l’activité dans un réacteur lors d’une fermentation. Le mélange multiphasique en écoulement avec ses échanges interphasiques et particulièrement ici l’aspect réactif de celui-ci font l’objet d’une intégration progressive conduisant à un modèle de «fermentation numérique». Une analyse statistique du volume de données recueillies lors du déroulement d’une telle opération, permet d’en évaluer plus d’une caractéristique, et d’en tirer des informations utiles tant pour son élaboration lors de l’étude du procédé lui même que pour l’accompagnement de l’exploitation productive de celui-ci. L’étude et la compréhension des interactions et des cinétiques de transfert en milieu hétérogène permettront de maîtriser aussi le comportement des molécules aux interfaces et d’en tirer profit pour la mise au point de bio-séparations des produits obtenus. La souplesse de l’outil informatique initie la compétition de cette méthode d’évaluation par simulation d’un procédé, avec la réalité elle-même du procédé pratiqué jusqu’à présent à travers le modèle de laboratoire ou le modèle-pilote largement plus coûteux sur plus d’un plan. Les méthodes numériques adaptées à ce type de problèmes se sont bien développées ces dernières décennies et le matériel supportant le calcul lui-même ne cesse de se mettre à la portée des modestes moyens d’acquisition. La réaction biologique, à l’instar de la réaction chimique aura donc la possibilité de tirer quelques profits de ce moyen d’étude non intrusif et sans dommages économiques ou même écologiquesThis work, in its methodological progression, aims at validating and implementing the fluid dynamics contribution, both theoretical and numerical, to the fermentation processes in agitated vessels. Indeed, its contribution in other engineering fields, where material flows and transformations coexist, could arouse additional deep interest. The detailed description of the evolution of the reactor contents in the final analysis proposes the pattern that is realized during the industrial exploitation of the studied operation. The thesis thus presents an approach to a reactor performance during fermentation. Combining multiphase flow with its, inter-phase mass transfer kinetics and particularly with the reactive aspect of the latter is the subject of progressive integration leading to a model of "numerical fermentation". A statistical analysis over the bulk data collected in the course of such an operation allow to evaluate more than one characteristic, and to draw much useful information not only for the study in the stage of development of the process but also for the support of its productive exploitation. The flexibility of the data-processing tool thus developed initiates competition between this evaluation method for process simulation and the reality itself as far as such processes practised so far through laboratory models or pilot models are largely more expensive at more than one plane. The numerical methods adapted to such type of problems developed well in the last decade and the material that supports the calculation itself do not exclude employment of some modest means of acquisition. Not unlike chemical reaction engineering, biological reaction engineering would thus have the possibility to benefit of this nonintrusive technique of study excluding any economic or even ecological damage. -----------------------
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Benzaoui, Abderrahmane. "Simulation numérique des écoulements de Poiseuille-Rayleigh-Bénard : application aux procédés de fabrication de couches minces par CVD." Université de Marne-la-Vallée, 2006. http://www.theses.fr/2006MARN0323.
Full textAbstract:
Nous proposons une étude numérique des écoulements de Poiseuille-Rayleigh-Bénard (convection mixte en canal rectangulaire horizontal chauffé par le bas). Nous étudions en particulier les régimes de rouleaux longitudinaux et sinueux. Nous montrons que les rouleaux sinueux sont très peu observés expérimentalement car ils sont convectivement instables vis-à-vis des rouleaux longitudinaux. Nous analysons finement l’influence d’excitations mécaniques sinusoïdales et aléatoires sur le développement et la dynamique des rouleaux sinueux. L’effet de ces régimes thermoconvectifs sur la forme des dépôts dans les réacteurs rectangulaires de CVD thermiques est étudié. Nous montrons que la présence de régimes de rouleaux sinueux ou chaotiques dans ces réacteurs permet d’améliorer l’uniformité des dépôts obtenus. Cette étude est réalisée à l’aide d’un code numérique 3D résolvant les équations de Navier-Stokes, pour un mélange binaire, avec une condition de paroi réactive pour simuler les dépôtsWe propose a numerical study of Poiseuille-Rayleigh-Bénard flows (mixed convection in horizontal rectangular channel heated from below). We study in particular the longitudinal and wavy thermoconvective roll patterns. We show that wavy rolls are rarely observed in experiments because they are a convective instability of longitudinal rolls. We finely analyse the influence of sinusoidal and random mechanical excitations on the development and on the dynamic of the wavy rolls. The influence of these thermoconvective flows on the shape of the deposited films in the rectangular thermal CVD reactors is studied. We show that the presence of the wavy or chaotic roll patterns in these reactors improve the uniformity of the deposited film. This study is carried out using a numerical code that solves the 3D Navier-Stokes equations, for a binary mixture, with a reactive wall condition to simulate the depositions
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Abide, Stéphane. "Une méthode de décomposition de domaine pour la simulation numérique directe : contribution à l'étude de jets plans en impact." Nantes, 2005. http://www.theses.fr/2005NANT2081.
Full textAbstract:
La simulation numérique directe des écoulements turbulents est un outil fondamental en mécanique des fluides car elle permet de connaître précisément les propriétés cinématiques de l'écoulement en tout point et à chaque instant. Cependant, en raison de la discrétisation spatiale d'ordre élevé nécessaire à la résolution de la cascade énergétique, cette approche est souvent limitée à des géométries simples. Ce travail propose une méthode de décomposition de domaine pour la simulation numérique d'écoulements turbulents. Elle repose sur une résolution directe multidomaine en formulation vitesse/pression des équations de Navier-Stokes. La méthode proposée résout efficacement (calcul parallèle) les équations de Navier-Stokes incompressibles sur des géométries complexes, telles que des quadrangles inter-connectés, tout en conservant les propriétés de haute précision. De nombreux tests de validation sont proposés: précisions spatiale et temporelle, cavité entraînée, marche descendante et écoulement autour d'un barreau de section carrée. Une simulation numérique directe d'un écoulement turbulent dans une conduite de section carrée est également réalisée. Enfin, une part importante de ce travail concerne l'étude d'un jet plan impactant sur une surface plane et sur un obstacle parallélépipédique pour le nombre de Reynolds Re=3000. Une analyse détaillée des propriétés statistique, spectrale et structurelle est menée, afin d'apporter une contribution à la compréhension des phénomènes physiques complexes de ces écoulements. Enfin, une étude du front de propagation de la température lors d'un refroidissement rapide d'une lamelle solide par un jet plan laminaire est présentéeDirect Numerical Simulation is a powerful tool in Fluid Mechanics since it allows to describe accurately both in space and time the kinematic and dynamic features of a flow. However, due to the desirable high order discretization, this approach is often restricted to simple geometries. This work proposes a domain decomposition method dedicated to the numerical simulations of turbulent flows which is based on a direct multi-domain solution of the Navier-Stokes equations formulated in primitive variables. The method solves efficiently (parallelization) the incompressible Navier-Stokes equations on " complex " geometries, like inter-connected quadrilaterals, while preserving high order accuracy. Numerous validation test cases are proposed including space/time accuracy, the lid driven cavity, the backward facing step and the flow around a square cylinder. A Direct Numerical Simulation of a square pipe flow is also performed. For fast cooling applications, a preliminary study of the propagation front of the temperature within a thin plate by using plane laminary impinging jet is presented. Finally, an important part of this work is devoted to the study of plane jet impinging on a plane surface and a cubical obstacle for a Reynolds number equal to 3000. A detailed analysis of the statistical, spectral and structural properties of the flow is achieved to obtain a better understanding of the complex phenomena occuring in such a configuration
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Meister, Lionel. "Contribution à l'étude numérique de l'interaction choc / couche limite dans des écoulements hyper-enthalpiques." Aix-Marseille 1, 2004. http://www.theses.fr/2004AIX11052.
Full textAbstract:
Ces travaux portent sur l'étude numérique de l'interaction choc/couche limite, dans le domaine des écoulements de fluides compressibles et à grande enthalpie. Le code utilisé pour les simulations est CARBUR, développé au sein de l'équipe. Nous présentons dans une première partie l'implémentation de diverses conditions limites et modèles de turbulence (Baldwin-Lomax et Spalart-Allmaras) ainsi qu'un solveur de flux (AUSM). Chacune de ces implémentations est validée dans une deuxième partie. Enfin, nous présentons des simulations concernant la LEO, une tuyère d'éjection surdétendue du bloc moteur Vulcain d'Ariane. La LEO est fortement dégradée thermiquement en vol mais ce phénomène restait incompris. Par l'étude de l'influence de la température pariétale sur la position du point de décollement, de la réactivité des gaz éjectés et de la vitesse de la tuyère dans l'air ambiant (prise en compte du décollage), nos simulations apportent une explication de la dégradation de la LEO.
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Henry, Daniel. "Simulation numérique 3D des mouvements de convection thermosolutale d'un mélange binaire : étude paramétrique de l'influence de la convection sur la séparation des espèces du mélange par effet Soret, dans un cylindre incliné." Lyon 1, 1986. http://www.theses.fr/1986LYO10029.
Full text
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Arcen, Boris. "Etude par simulation numérique directe du comportement et de la dispersion de particules solides en écoulement non homogène isotherme ou anisotherme." Nancy 1, 2006. http://docnum.univ-lorraine.fr/public/SCD_T_2006_0163_ARCEN.pdf.
Full textAbstract:
Le travail présenté dans ce mémoire concerne l'étude du mouvement d'inclusions solides en suspension dans un écoulement turbulent de canal isotherme et anisotherme par simulation numérique directe. Grâce à cet outil de simulation, nous avons pu analyser l'influence de l'inertie et du croisement de trajectoires sur les caractéristiques dynamiques et thermiques de la phase dispersée ainsi que sur celles du fluide vu au sein d'une turbulence non homogène. Cela pourra notamment faciliter le développement futur des modélisations euléro-lagrangienne et euléro-eulérienne dans ce type de turbulence. Nous avons essayé d'examiner au mieux la conséquence de ces effets sur les statistiques de la phase dispersée telles que la concentration, la moyenne et l'écart type de la vitesse, les covariances fluide-particules, les corrélations triples de la vitesse des particules. Parallèlement à cela, les caractéristiques du fluide vu par les particules ont été étudiées, nous nous sommes intéressés à la vitesse de dérive, aux tensions de Reynolds du fluide vu, et la décorrélation temporelle des fluctuations de la vitesse du fluide vu. En ce qui concerne la partie thermique, nous présentons les statistiques thermiques de la phase dispersée et du fluide vu par les particules au sein de l'écoulement anisotherme vertical descendant. Tous ces aspects sont développés en gardant à l'esprit le cadre général de cette étude, c'est-à-dire comprendre le comportement thermique de la phase dispersée et fournir des informations concernant des grandeurs importantes intervenant dans la modélisation de tels écoulementsThis dissertation is devoted to the investigation of the motion of solid particles in an isothermal and non isothermal inhomogeneous turbulent gas flow using direct numerical simulation. By means of this numerical tool, it was possible to analyse the inertia and crossing trajectory effects on the thermal and dynamical characteristics of the dispersed phase as well as on those of the fluid seen. A better understanding of the influence of these two effects is an important issue in the development of Eulerian-Eulerian and Eulerian-Lagrangian models. The study was conducted by extracting dispersed phase statistics such as concentration, mean and root mean square of the particle velocity, fluid-particle covariances, and triple particle velocity correlations. The characteristics of the fluid seen which were examined are the drift velocity, the Reynolds stresses, and the decorrelation time scales of the fluctuating velocity of the fluid seen. Concerning non isothermal flows, we present the thermal statistics of the dispersed phase as well as those of the fluid seen obtained in a downward channel flow. These aspects are investigated keeping in mind the objective of the present study, i. E. Understand the thermal behaviour of the dispersed phase and provide information about crucial parameters which appear in the modelling of such flows
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Daniel, Claude. "Dynamique des écoulements liquide-liquide oscillants en géométrie chicanée." Toulouse, INPT, 2002. http://www.theses.fr/2002INPT007G.
Full textAbstract:
La contribution de ce travail s'inscrit dans le cadre de l'étude de l'hydrodynamique de contacteurs diphasiques pulsés munis d'un garnissage de type disque et couronne, et plus généralement du comportement d'une phase dispersée constituée de gouttes dans un écoulement soumis à un forçage, spatial et temporel, périodique. Deux outils sont utilisés pour explorer le comportement instantané des grandes échelles hydrodynamiques de la phase continue. Une technique expérimentale de vélocimétrie par images de particules est tout d'abord adaptée pour mettre en évidence la présence de structures tourbillonnaires au comportement chaotique convectées par l'écoulement principal, d'échelle comparable à celles des gouttes, ainsi que les propriétés d'inhomogénéité et d'anisotropie des luctuations de vitesse dans deux directions de l'écoulement. Une simulation numérique des grandes échelles est adaptée pour compléter ces résultats. En complément, une étude expérimentale du rebond de gouttes isolées dans un fluide au repos sur une plaque plane est réalisée à l'aide d'une caméra rapide. Elle conduit à une modélisation simple de la déformation des inclusions au cours du rebond, de l'énergie dissipée, du temps de contact ainsi que du coefficient de restitution, directement utilisable dans un code de calcul numérique.
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Biollay, Hervé. "Contribution à la simulation numérique d'un incendie en tunnel par un modèle de champ." Lyon 1, 1997. http://www.theses.fr/1997LYO10041.
Full textAbstract:
Dans le domaine des incendies en tunnel, la simulation numerique devient preponderante compte tenu des phenomenes multiples et complexes mis en jeu. A cause de cette complexite se repercutant au niveau du code de calcul, une phase de validation entre simulation et experience a ete entreprise et a fourni des resultats tres acceptables. Cependant, avant d'effectuer cette comparaison, nous avons procede a un certain nombre de tests numeriques pour definir la facon la plus adequate de modeliser un incendie en tunnel. Cette etude de sensibilite nous a notamment permis de montrer que dans certaine condition de modelisation, un domaine de calcul a l'exterieur du tunnel devait etre represente. En fonction de la complexite du probleme modelise, la diminution des temps de calcul devient un probleme majeur. Pour limiter la duree d'une simulation numerique, la premiere methode envisagee consistait a transformer le probleme tridimensionnel en un probleme bidimensionnel en conservant certaines quantites physiques (froude, reynolds). Cependant, on a montre que cette methode n'etait pas applicable notamment en presence d'un retour de fumee a contre courant de la ventilation. Pour contourner cette difficulte, nous avons donc ete amenes a developper une seconde methode valable dans toutes les situations, et basee sur le couplage automatique de simulations numeriques bidimensionnelles et tridimensionnelles. Dans cette procedure de couplage, on decompose le tunnel en trois zones distinctes : la zone du foyer modelisee en 3d, et les zones situees de chaque cote modelisees en 2d. Ces trois simulations effectuees simultanement, sont couplees par l'intermediaire de deux zones de recouvrement permettant des echanges permanents d'informations entre les differents calculs. Les resultats provenant de cette procedure de couplage sont similaires a ceux obtenus en modelisant la totalite du tunnel en 3d.
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Dridi, Walid. "Influence de l’acoustic streaming sur les instabilités des écoulements chauffés latéralement." Lyon 1, 2008. http://n2t.net/ark:/47881/m6mc8x5j.
Full textAbstract:
Le contrôle des instabilités dans le bain fondu lors de la croissance cristalline est un processus important pour l’obtention de cristaux de qualité. Outre le recours à la microgravité ou l’application d’un champ magnétique constant ou tournant, l’application d’un champ acoustique qui génère un écoulement connu sous le nom d’acoustic streaming peut aussi être un moyen de contrôle de ces instabilités. Dans ce mémoire de thèse, l’effet de l’acoustic streaming sur la structure des écoulements convectifs dans les bains fondus ainsi que sur leurs propriétés de stabilité a été étudié. Deux configurations on été considérées mettant en jeu des fluides de faible nombre de Prandtl (métaux liquides) chauffés latéralement. Tout d’abord le cas d’une couche fluide confinée entre deux plaques planes horizontales d’extension infinie et ensuite le cas d’un fluide au sein d’une cavité parallélépipédique 3D de section carrée. Dans le cas de la couche fluide d’extension infinie, les profils de vitesse et de température de base sont calculés analytiquement et leurs propriétés de stabilité sont déterminées à l’aide d’un code de stabilité basé sur la méthode spectrale Tau-Chebyshev. Les diagrammes de stabilité obtenus montrent l’influence de l’intensité acoustique, de la dimension de la source acoustique ainsi que de son décentrement : des effets de stabilisation sont mis en évidence sur certaines gammes de paramètres, et ces effets sont ensuite analysés par analyse énergétique. Dans le cas de la cavité 3D, les différents écoulements ont été déterminés à l’aide d’un code de simulation numérique directe aux éléments spectraux couplé à une méthode de continuation. Les résultats du cas thermique pur ainsi de l’effet du champ acoustique sur ces écoulements convectifs sont présentés sous forme de diagrammes de bifurcation qui présentent l’évolution des écoulements en fonction du nombre de Grashof. Une attention particulière est portée à l’étude des points de bifurcation stationnaire et oscillatoire et à leur variation en fonction de l’intensité acoustique, du rapport de forme de la cavité et du nombre de Prandtl. Des effets de stabilisation par l’acoustic streaming sont obtenus, mais ils ne sont pas systématiquesWe study the effect of acoustic streaming (steady flow generated by progressive acoustic waves) on the stability of convective flows associated with crystal growth from melt in horizontal Bridgman configurations. We consider two simple configurations: an extended fluid layer submitted to a horizontal temperature gradient and a laterally heated parallelepipedic cavity. In both cases, the dependence of the critical Grashof number Grc on the acoustic intensity (monitored through the acoustic parameter A) is determined for given values of the Prandlt number and of the dimension of the acoustic source Hb. In the case of the extended fluid layer, it is shown that for rather small beam widths Hb, the acoustic streaming destabilizes the buoyant flows, but for a large beam width, a range of acoustic intensities A is found for which the buoyant flows are stabilized. An adequate decentring of the beam can also enhance the stabilization. In the case of the parallelepipedic cavity of length Ax, both the structure of the flows and their stability properties are determined. The flows have different symmetries, but these symmetries are generally broken at the first bifurcation points. Bifurcation diagrams are obtained which show that the flows become oscillatory periodic at a Hopf bifurcation, either directly on the primary steady solution branch, or on a secondary branch which bifurcates from the primary branch at a steady bifurcation point. The critical Grashof numbers for these bifurcation points are calculated as a function of the cavity length Ax, the Prandtl number Pr and the acoustic streaming parameter A. The thresholds are generally found to increase when the acoustic streaming contribution is enhanced, which indicates a stabilizing effect induced by acoustic streaming and may explain the observed improvement of the crystal quality when ultrasound waves are applied during the growth process. Destabilization effects are, however, found in some parameter range
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Rachmat, Sudjati H. "Modélisation numérique d'écoulements polyphasiques en milieu poreux : application à l'étude des champs de pressions et de saturaitons d'un gisement de pétrole." Lyon 1, 1987. http://www.theses.fr/1987LYO19002.
Full textAbstract:
Developpement d'un modele numerique pour representer les ecoulements polyphasiques instationnaires dans un milieu poreux bidimensionnel, en presence de perturbations simulant, un puit de production ou d'injection. Les fluides sont du petrole, de l'eau et du gaz que l'on considere comme des fluides faiblement compressibles
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Tran, Huong-Lan. "Numerical modelling of natural convection of binay mixtures : case of a helium buoyant jet in an air-filled enclosure." Paris 6, 2013. http://www.theses.fr/2013PA066379.
Full textAbstract:
Ce travail porte sur l'étude des mécanismes de mélange et dispersion d'un jet d'hélium dans une cavité semi-confinée remplie d'air. Ce phénomène est pris comme un cas modèle de l'injection d'un gaz léger dans un fluide lourd produisant un panache. Ce thème est en lien avec les questions de sécurité des systèmes basés sur l'hydrogène. Un modèle numérique a été développé combinant les conditions limites adéquates avec les équations de conservation de la masse (mélange et une espèce), de la quantité de mouvement, ainsi que la loi d'état et la variation des propriétés physiques en fonction du mélange. En premier lieu, le panache d'un mélange eau glycérol est considéré comme cas de validation par comparaison avec des résultats expérimentaux [Rogers & Morris 09]. Le développement d'un panache axisymétrique est modélisé pour de grands nombres de Grashof et petit nombres de Reynolds d'injection. Un bon accord est obtenu pour la vitesse d'ascension du panache ainsi que le type et la forme de la tête. Une loi d'échelle modifiée est proposée prenant en compte le ratio de viscosité des deux fluides. Dans le cas du mélange hélium-air, une cavité 2D est tout d'abord considérée. Les lois d'échelle auto-similaires pour des panaches plans stationnaires en milieu infini avant impact avec le plafond [Gebhart et al. 88] ont été reproduites numériquement pour les profils de vitesse verticale et de masse volumique sur l'axe. Puis une cavité cylindrique a été considérée pour modéliser une expérience menée au CEA [Cariteau & Tkatschenko 12]. Les résultats numériques sont comparés aux données des expériences et d'un benchmark numérique. L'effet de l'hypothèse d'axisymétrie a été mis en évidenceThis study focuses on the understanding of the dispersing and mixing mechanisms of helium in air in a semi-confined cavity. This phenomenon is an example of a low-density fluid injected in a high-density ambient fluid which results in a buoyant plume. This is an important safety issue for all hydrogen-based systems. A numerical model has been developed combining the appropriate boundary conditions with the conservation equations for the mixture mass, species mass, momentum and the state law of the mixture as well as the variation laws of the physical properties. First a laminar starting plume of a glycerol-water mixture is considered as a validation test-case by comparison with experimental data [Rogers & Morris 09]. The propagation of the axisymmetric buoyant-jet is modeled for large Grashof numbers and small injection Reynolds numbers. A good agreement has been found for the ascent velocity as well as the two types of head shape. A modified scaling law of the ascent velocity versus a modified Reynolds number is proposed to take into account for the kinetic viscosities of both fluids. For the helium-air mixture, a 2D planar air-filled cavity was first considered. The auto-similar scaling laws for steady plane plumes in unconfined environment [Gebhart et al. 88] have been reproduced for the vertical velocity and the density profiles along the vertical centerline, when considering moments before the plume impact on the top wall. Then a cylindrical container is considered to model the CEA experiment [Cariteau & Tkatschenko 12]. Numerical results are compared to experimental data and to a numerical benchmark. The effect of the axisymmetry assumption is evidence
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Elqotbi, Mohammed. "Application de la dynamique des fluides (CFD) à la modélisation d'un bioréacteur gaz-liquide." Thesis, Lille 1, 2009. http://www.theses.fr/2009LIL10023/document.
Full textAbstract:
Ce travail, dans sa progression méthodologique, vise la validation et la mise en oeuvre de la contribution que peut apporter la dynamique des fluides, théorique et surtout numérique, aux procédés de fermentation en cuve agitée. Son apport dans d’autres domaines où coexistent écoulements et transformations de matières ne cessent de susciter de plus en plus d’intérêt. La description fine de l’évolution du contenu d’un réacteur propose en fin de compte le scénario à venir lors de l’exploitation industrielle de l’opération étudiée. Ce mémoire présente donc une approche de ce type pour l’activité dans un réacteur lors d’une fermentation. Le mélange multiphasique en écoulement avec ses échanges interphasiques et particulièrement ici l’aspect réactif de celui-ci font l’objet d’une intégration progressive conduisant à un modèle de «fermentation numérique». Une analyse statistique du volume de données recueillies lors du déroulement d’une telle opération, permet d’en évaluer plus d’une caractéristique, et d’en tirer des informations utiles tant pour son élaboration lors de l’étude du procédé lui même que pour l’accompagnement de l’exploitation productive de celui-ci. L’étude et la compréhension des interactions et des cinétiques de transfert en milieu hétérogène permettront de maîtriser aussi le comportement des molécules aux interfaces et d’en tirer profit pour la mise au point de bio-séparations des produits obtenus. La souplesse de l’outil informatique initie la compétition de cette méthode d’évaluation par simulation d’un procédé, avec la réalité elle-même du procédé pratiqué jusqu’à présent à travers le modèle de laboratoire ou le modèle-pilote largement plus coûteux sur plus d’un plan. Les méthodes numériques adaptées à ce type de problèmes se sont bien développées ces dernières décennies et le matériel supportant le calcul lui-même ne cesse de se mettre à la portée des modestes moyens d’acquisition. La réaction biologique, à l’instar de la réaction chimique aura donc la possibilité de tirer quelques profits de ce moyen d’étude non intrusif et sans dommages économiques ou même écologiquesThis work, in its methodological progression, aims at validating and implementing the fluid dynamics contribution, both theoretical and numerical, to the fermentation processes in agitated vessels. Indeed, its contribution in other engineering fields, where material flows and transformations coexist, could arouse additional deep interest. The detailed description of the evolution of the reactor contents in the final analysis proposes the pattern that is realized during the industrial exploitation of the studied operation. The thesis thus presents an approach to a reactor performance during fermentation. Combining multiphase flow with its, inter-phase mass transfer kinetics and particularly with the reactive aspect of the latter is the subject of progressive integration leading to a model of "numerical fermentation". A statistical analysis over the bulk data collected in the course of such an operation allow to evaluate more than one characteristic, and to draw much useful information not only for the study in the stage of development of the process but also for the support of its productive exploitation. The flexibility of the data-processing tool thus developed initiates competition between this evaluation method for process simulation and the reality itself as far as such processes practised so far through laboratory models or pilot models are largely more expensive at more than one plane. The numerical methods adapted to such type of problems developed well in the last decade and the material that supports the calculation itself do not exclude employment of some modest means of acquisition. Not unlike chemical reaction engineering, biological reaction engineering would thus have the possibility to benefit of this nonintrusive technique of study excluding any economic or even ecological damage. -----------------------
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Nguyen, Van Thinh. "Modélisation de l’interaction entre hydroliennes et le courant dans un courant de marée comme celui du Raz Blanchard." Caen, 2015. http://www.theses.fr/2015CAEN2036.
Full textAbstract:
Parmi les sources d’énergies provenant de la mer, l’exploitation des courants de marée présente un intérêt particulier, notamment dans le Cotentin avec la présence du Raz Blanchard (le deuxième courant le plus fort au monde). Les méthodes d’évaluation et d’optimisation de l’exploitation de cette ressource doivent encore être améliorées. En particulier, elles doivent mieux prendre en compte les effets de la turbulence sur les interactions entre un courant de marée et des hydroliennes disposées en parc. Dans cette thèse une méthodologie de simulation basée sur l’utilisation de l’Actuator Disk (AD) est mise en place. Elle consiste à simuler la présence de l’hydrolienne à axe horizontal par un disque poreux de résistance équivalente. Le modèle est confronté à des mesures en canal effectuées dans le sillage d’un disque poreux placé dans un courant. Nous utilisons une approche de type Reynolds Averaged Navier-Stokes equations (RANS) et comparons les résultats de plusieurs modèles de turbulence à deux équations et plus (k- Standard, k- Realizable, k- SST, RSM). Les simulations sont effectuées sans puis avec un terme source. Les simulations sont ensuite effectuées à l’échelle d’une turbine placée dans le courant du Raz Blanchard ce qui permet d’étudier l’effet de l’orientation du courant sur la production d’énergie d’un parc pilote. Enfin, nous abordons la modélisation d’une machine à axe vertical (de type Darrieus) par une méthode proche de l’AD associée à l’approche RANS. Cela permet de prévoir les forces qui s’exercent sur les pales et les vitesses dans le sillage. La validation avec des mesures donne des résultats encourageantsAmong the existing marine renewable energies, the exploitation of tidal current raises a particular interest in the Cherbourg peninsula where the Raz Blanchard, the world's second strongest current, is located. The reliability of the methods used to optimize the arrangement of tidal turbines within a tidal farm must be improved. A particular attention should be paid to the modelling of the turbulence because it strongly affects the interactions between the turbines and the local currents. In this thesis, a methodology based on the Actuator Disk (AD) concept is established. The tidal turbine is represented by a porous disk having a given thrust. The model results are compared to experimental measurements carried out in the wake of a porous disk placed in a laboratory flume. Several turbulence models such as the Standard k-ε and Realizable k-ε models, the SST k-ω model and the Reynolds Stress Model (RSM) are compared. Simulations are performed without and with a source term for Turbulent Kinetic Energy respectively. Simulations are then carried out with one turbine placed in a flow representative of the hydrodynamic conditions of the Raz Blanchard. It permits to investigate the effect of a time-varying current direction on the energy produced by a pilot farm. Finally, a method similar to the AD associated to the Reynolds Averaged Navier-Stokes equations (RANS) is applied to simulate a Darrieus turbine. The model successfully predicts the forces exerted on the blades and the velocities in the wake. It constitutes a first step towards realistic applications intending to optimize the arrangement of vertical axis turbines in a tidal farm
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Mos, Antoine. "Modèles phénoménologiques pour la simulation d'incendies en tunnel routier." Lyon 1, 2005. http://www.theses.fr/2005LYO10123.
Full textAbstract:
Les modèles actuellement disponibles pour simuler la propagation des fumées d'incendie en tunnel routier sont souvent mal adaptés aux études de sécurité menées avant la mise en service d'un ouvrage. Le travail présenté ici vise à proposer des principes de modélisation transitoire intermédiaires entre les modèles monodimensionnels et les codes CFD tridimensionnels, par une démarche physique et phénoménologique. Deux modèles sont développés, l'un de type intégral, l'autre fondé sur une réduction à deux dimensions spatiales des équations de Navier-Stokes dans le cas particulier d'un tunnel. Les résultas sont encourageants malgré les hypothèses simplificatrices. Sur le plan phénoménologie, ce travail met en évidence l'importance des phénomènes physiques dans la zone du foyer pour la stratification en aval et la robustesse de la vitesse de propagation des fronts de fumée
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Duguet, Yohann. "Simulation numérique de l'instabilité dans un cylindre de gaz tournant soumis à une compression périodique." Ecully, Ecole centrale de Lyon, 2004. http://www.theses.fr/2004ECDL0021.
Full textAbstract:
Ce travail de thèse porte sur la simulation numérique directe d'une nouvelle instabilité hydrodynamique dans les écoulements de gaz tournants confinés. Il confirme les résultats analytiques proposés par J. F. Scott et J. P. Racz (2001) et sur le travail expérimental de L. Graftieaux (2003). Le mécanisme de résonance paramétrique proposé prédit la croissance conditionnelle de certaines de modes inertiels couplés aux oscillations harmoniques d'un piston. La méthode numérique est basée sur l'hypothèse d'axisymétrie de l'écoulement et s'appuie sur une méthode spectrale de type Galerkin. Le caractère singulier des conditions aux limites de la vitesse dans les coins du cylindre impose un traitement spécial et nécessite la réécriture complète d'un code de calcul. Ce traitement repose sur la soustraction d'un champ singulier déterminé de façon analytique. Un diagramme de stabilité marginale associé à un mode donné, ainsi qu'une exploration du régime non-linéaire, ont été effectuésThis work concerns the direct numerical simulation of a new instability phenomenon occuring in confined rotating gas flows. It confirms the analytical results of J. F. Scott and J. P. Racz (2001) and the experimental work of L. Graftieaux (2003). A parametric resonance mechanism leads to conditional growth of inertial mode pair coupled by harmonic oscillations of a piston. A numerical code was developed under the assumption of axisymmetry of the flow, based on a galerkin-type spectral method. Special treatment of the velocity singularities in the cylinder corners is based on the substraction of an analytical lly specified flow the mimics the corner singularities. The results allow complete characterization of inertial mode pairs coupled by resonance, with particular attention focused on the primary axisymmetric mode studied experimentally. A marginal stability diagram and an exploration of the nonlinear regime were performed
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Duguet, Yohann Scott Julian. "Simulation numérique de l'instabilité dans un cylindre de gaz tournant soumis à une compression périodique." Ecully : Ecole centrale, 2004. http://bibli.ec-lyon.fr/exl-doc/yduguet.pdf.
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Andro, Jean-Yves. "Aérodynamique d'un profil d'aile battante à bas nombre de Reynolds." Poitiers, 2008. http://theses.edel.univ-poitiers.fr/theses/2008/Andro-Jean-Yves/2008-Andro-Jean-Yves-These.pdf.
Full textAbstract:
Les récents progrès des microtechnologies permettent le développement de microdrones d’une envergure inférieure à 15 cm devant assurer des missions d’observation ou d’intervention en milieu risqué. Une approche biomimétique utilisant un système de locomotion par ailes battantes semble notamment prometteuse car elle permettrait une capacité de vol stationnaire et une grande manoeuvrabilité en milieu confiné. Cependant, l’aérodynamique des ailes battantes à bas nombre de Reynolds diffère sensiblement de l’aérodynamique des applications classiques en raison du phénomène de lâcher tourbillonnaire et de la superposition de nombreux mécanismes instationnaires. Dans le cadre de cette thèse, nous avons dans un premier temps étudié le lâcher tourbillonnaire derrière un profil d’aile en caractérisant théoriquement et expérimentalement l’apparition de ce lâcher puis en le simulant numériquement. Des essais en bassin hydrodynamique précisent enfin l’influence des effets 3D et du nombre de Reynolds sur les efforts créés par le lâcher tourbillonnaire. Dans un deuxième temps, nous avons étudié par simulation numérique directe (DNS) les mouvements fondamentaux du vol battu, c'est-à-dire le pilonnement pur et le tangage pur, afin de mettre en évidence les mécanismes instationnaires, de différencier les stratégies du vol battu et de proposer des modèles simplifiés pouvant décrire les efforts instantanésRecent progress made in the domain of microtechnologies allow the design of very small sized Micro Air Vehicles (MAVs), whose wingspan is inferior than 15 cm, suitable for observation or intervention in hazardous environments. A biomimetic approach using flapping wing locomotion seems to be promising because it could allow hovering flight and great manoeuvrability in confined environments. However, flapping wings aerodynamics at low Reynolds numbers differs from classical applications aerodynamics due to the vortex shedding phenomenon and the superimposition of various unsteady mechanisms. In a first time, we have studied the vortex shedding on an airfoil by characterising theoretically and experimentally its apparition and then by simulating it numerically. Experiments in a water tank have finally specified the three dimensional effects and Reynolds number effects on the efforts generated by the vortex shedding. In a second time, thanks to direct numerical simulation (DNS), we have studied the fundamental movements of the flapping flight, i. E. Pure heaving and pitching movements, so as to emphasize the various unsteady mechanisms, to differentiate the various flapping flight strategies and to propose simplified models that could describe instantaneous efforts
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Andro, Jean-Yves Jacquin Laurent Farcy Alain. "Aérodynamique d'un profil d'aile battante à bas nombre de Reynolds." Poitiers : I-Médias, 2008. http://theses.edel.univ-poitiers.fr/theses/index.php?id=1399.
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Meunier, Alain. "Simulations numériques de suspensions de sphères dans un fluide visqueux." Nice, 1990. http://www.theses.fr/1990NICE4375.
Full textAbstract:
Le sujet de la thèse est l'étude, par simulation numérique, de systèmes de particules sphériques dans un fluide visqueux. Dans le premier chapitre, on développe une méthode pour calculer les interactions hydrodynamiques de N sphères dans un fluide, en présence d'une paroi rigide. La deuxième partie est consacrée à l'étude de situations simples que nous avons modélisées en utilisant une méthode de sommation des interactions deux à deux. On note un aspect inattendu du comportement de deux sphères côte à côte d'un plan, en présence d'un cisaillement qui, contrairement à la situation en milieu infini, ne forment pas un doublet mais ont tendance à se séparer. Le troisième chapitre traite de la filtration tangentielle où une suspension de particules est cisaillée au-dessus d'une paroi poreuse. Nos résultats montrent, qu'en l'absence d'une force de répulsion entre particules, l'évolution du système ne peut se décrire en terme de diffusion mais qu'il suffit d'ajouter cette force pour que l'on observe la re-suspension d'un sédiment. La dernière partie traite des contraintes s'exerçant sur des agrégats de sphères flottantes dans un cisaillement, et de leur coefficient de friction. Nous obtenons un rayon hydrodynamique voisin du rayon de giration. Dans le cas de chaînes de particules alignées ou d'agrégats déterministes, la contrainte varie comme le cube de N, nombre de particules. Dans le cas des agrégats aléatoires, elle est proportionnelle à N. Enfin dans le cas des chaînes à rotation libre, la contrainte varie en puissance de l, longueur de persistance de la chaîne
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Most, Aurélien. "Etude numérique et expérimentale des écoulements pariétaux avec transfert de masse à travers une paroi multi-perforée." Pau, 2007. http://www.theses.fr/2007PAUU3034.
Full textAbstract:
Ce travail, à la fois expérimental et numérique, s’inscrit dans le cadre du développement des nouveaux moteurs aéronautiques plus performants, plus économes en kérosène et respectant l’environnement grâce à une augmentation du taux de compression et de la température des gaz à l’entrée de la turbine. Pour assurer la longévité des parois de la chambre de combustion dans ces conditions de contraintes thermiques accrues, de nouveaux alliages réfractaires sont développés et les techniques de refroidissement de la paroi, basées sur l’emploi d’un film d’air obtenu par injection au travers des parois de multi-perforations doivent être optimisées. L’objectif de ce travail est de permettre l’amélioration de la qualité prévisionnelle de la simulation numérique de ce type de film de refroidissement. Pour cela, on a recours 1) à des simulations numériques en configuration tridimensionnelle avec prise en compte des jets issus des parois multi-perforées et 2) à une étude expérimentale de la structure aérodynamique de ces jets avec prise en compte de la conicité des trous de perforations dont ces jets sont issus. Pour ce faire, un banc d’essai à l’échelle 12,5 d’une paroi de chambre et dénommé MAVERIC a été spécifiquement développé. La capacité du code de calcul utilisé à simuler correctement l’interaction multi-jets écoulement a tout d’abord été vérifiée grâce une confrontation avec les résultats expérimentaux de vitesse, turbulence, l’épanouissement des jets, obtenus par vélocimétrie par imagerie de particules (PIV) sur le banc MAVERIC. Dans un second temps, une nouvelle condition limite représentative de l’écoulement pariétal et prenant implicitement en compte la forme des trous (cylindriques, convergents ou divergents) a été développée et implantée avec succès dans la chaîne de simulation du film de refroidissement. Cette approche repose sur l’observation que la structure aérodynamique de l’écoulement en sortie de trous reste indépendante de l’écoulement extérieur et ne dépend que de la forme du trou et du gradient de pression de part et d’autre de la plaque multi-perforée. L’application de cette nouvelle condition aux limites de vitesse et de turbulence à la paroi a permis, sans mailler finement les trous, de réduire significativement le temps de calcul tout en améliorant de manière importante la qualité des résultats obtenus sur la modélisation du film et ce vis-à-vis des résultats obtenus par application de l’approche classique qui considère la paroi multi-perforée comme une paroi poreuse homogène. L’approche numérique développée a ensuite été appliquée à la configuration industrielle de l’écoulement réactif présent au sein d’un secteur de chambre de combustion d’une turbine d’hélicoptère. Grâce à l’utilisation d’un maillage adapté, le temps de calcul est réduit et les propriétés globales de la structure aérodynamique de l’écoulement sont mieux représentées qu’avec l’approche classique tout en permettant de mieux prévoir la localisation des points chauds observés expérimentalement sur les parois de la chambreThe development of more efficient combustion chambers is one of the keys paving the way towards the more environmentally friendly and less fuel consuming aeronautical engines of the near future. In such a framework, an increase of the thermal load in the chamber appears to be unavoidable and imposes a better protection of the chamber wall either by using more robust alloys and/or better cooling systems, among which the film cooling configuration seems to be favoured. In that framework, the present experimental and numerical work is aimed at contributing to the enhancement of such cooling systems. Accordingly, the generic flow configuration of a single row or multiple-row of inclined jets deflected by a turbulent cross-flow was studied. The claimed objective was to improve the feasibility and the accuracy of the simulations of such flows. On the one hand, a 3-D RANS simulation was retained for the numerical part with an explicit calculation of the individual jets injected through the wall. On the other hand, a new scale 12. 5 test facility called MAVERIC was developed in order to perform velocity measurements in the vicinity of the wall by using a particle image velocimetry (PIV) system. In a first phase, the measurements have been used to assess the quality of the numerical results (mean and rms velocity field, jet spreading) when the full flow jet in cross-flow configuration is considered (e. G. Including the flow inside the holes). The numerical results proved to be in fair agreement with the experiments. In a second phase, a new film cooling boundary condition (FCBC) was developed to avoid taking into account the flow inside the hole. The main assumption behind this approach relies on the observation that the jet structure at the hole exit appears to be mainly controlled by the pressure drop through the perforated plate and the hole shape but only marginally by the cross-flow itself. The test of this new FCBC on the MAVERIC flow configuration showed that it was possible to save CPU time while improving the quality of the results when compared to the use of the standard “porous plate like” boundary condition approach used so far. Then, the new FCBC was tested to simulate the turbulent two-phase reacting flow inside a 4-degree sector of an existing combustion chamber. The results proved to be quite encouraging since the localisation of the hot spots on the chamber wall was fairly well predicted when compared to the available experimental results based on the use of thermal paints
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Longelin, Stéphane. "Étude de fluides supercritiques simples (CO2, C2D6) par diffusion de neutrons, spectroscopie Raman et simulation de dynamique moléculaire." Lille 1, 2004. https://pepite-depot.univ-lille.fr/LIBRE/Th_Num/2004/50376-2004-43-44.pdf.
Full textAbstract:
Les fluides supercritiques sont largement employés dans divers secteurs industriels. Cependant, la connaissance des phénomènes régissant leurs propriétés particulières reste insuffisante. Différentes techniques ont été employées : un nouveau modèle d'ajustement de structures moléculaires a été proposé, et validé grâce à des expériences de diffusion de neutrons aux grands transferts de moments, sur le C2D6. La représentation expérimentale de la fonction universelle critique pour le C2D6 et le CO2 à été obtenue grâce au spin écho de neutrons, en s'appuyant sur des mesures de structure en diffusion élastique de neutrons aux petits angles. La spectroscopie Raman et la simulation de dynamique moléculaire sur le CO2 ont également été utilisées pour caractériser la structure et la dynamique. La diffusion ainsi que les fluctuations de la densité microscopique ont été analysées.
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Haberkorn, Marie. "Simulations des grandes échelles en canal plan turbulent : Effets de compressibilité et propagation acoustique." Université Louis Pasteur (Strasbourg) (1971-2008), 2004. https://publication-theses.unistra.fr/restreint/theses_doctorat/2004/HABERKORN_Marie_2004.pdf.
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Jaafar, Walid Bekkour Karim. "Etude des champs de vitesse dans les effluents des réseaux d'assainissement expérimentation et simulation numérique /." Strasbourg : Université Louis Pasteur, 2006. http://eprints-scd-ulp.u-strasbg.fr:8080/626/01/TheseJaafar.pdf.
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Marieu, Vincent. "Modélisation de la dynamique des rides sédimentaires générées par les vagues." Bordeaux 1, 2007. http://www.theses.fr/2007BOR13511.
Full textAbstract:
Cette thèse présente une étude dynamique des rides sédimentaires générées par les vagues, dans le cadre des conditions hydrodynamiques rencontrées sur le plateau continental. Tout d'abord, une analyse dimensionnelle nous a permis de définir les paramètres hydro-sédimentaires sans-dimension régissant la structure géométrique des rides à tourbillons. Dans un second temps, un modèle morphodynamique des rides à tourbillons a été développé et couplé à un code de calcul 2D d'écoulement et de transport sédimentaire dans la couche limite oscillante. Ce modèle morphodynamique est basé sur un schéma numérique centré du deuxième ordre qui permet de résoudre l'équation de conservation du sédiment en présence d'une fonction de flux non-linéaire, présentant des pics raides et lorsque la vitesse caractéristique du fond est inconnue. Une procédure simulant les avalanches lorsque la pente locale des rides dépasse l'angle de repos a permis de compléter le modèle. L'application du modèle à la simulation de grandes rides orbitales a permis de décrire en détail les processus intervenant lors de l'évolution des rides : génération à partir d'instabilités, développement, appariement et absorption de rides. Pour finir, la simulation d'une expérience en canal a été effectuée, permettant ainsi de mettre en évidence les particularités des rides anorbitales.
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Carpy, Sabrina. "Contribution à la modélisation instationnaire de la turbulence : modélisations urans et hybride rans/les." Poitiers, 2006. http://www.theses.fr/2006POIT2342.
Full textAbstract:
Cette thèse concerne la modélisation instationnaire de la turbulence. La présence de structures à grande échelle dans des écoulements statistiquement stationnaires invalide certaines hypothèses. L’introduction du terme pour les équations URANS ne suffit pas, une nouvelle décomposition et un opérateur associé sont nécessaires. L’applicabilité des méthodes de fermeture usuelles doit alors être vérifiée. Par exemple, la périodicité du jet synthétique entraîne un non-équilibre créant un non-alignement permanent des tensions de déformation et d’anisotropie que le modèle RSM reproduit mais pas le modèle k-ε. La modélisation hybride RANS/LES non-zonale, dérivée d’une proposition initiale de Schiestel, repose donc sur des équations de transport pour les tensions de Reynolds (ij)SGS, et pour la dissipation, où l’opérateur de décomposition joue le rôle d’un filtre dont la fréquence de coupure peut être maîtrisée. La qualité des résultats obtenus sur une couche de mélange temporelle atteste de la capacité de ce modèle à capter les grandes structures de l’écoulementThe aim of this work is to account for the unsteadiness effects on the turbulence in single point closure. The existence of large scale structures in statistically steady flows leads to reconsider some hypothesis. Much more than adding the time derivatives , the URANS equations needs to consider a new decomposition and an assiociated operator. Therefore, the applicability of usual closure methods has to be examined. For exemple, the periodicity of a synthetic jet leads to a non-equilibrium, which induces a permanent misalignment of anisotropy tensor and strain tensors. RSM are able to reproduce this misalignment, whereas k-ε. Model can't. A seamless hybrid RANS/LES method, based on the version of Schiestel's model, relies on transport equations for the subgrid stress (ij)SGS and dissipation. The decomposition operator is then assimilated as a filter with an adapatative cutoff frequency. The predictions obtained on a temporal mixing layer shows the ability of this model to capture the very large structure of the flow
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Couto-Barba, Laurent. "Contribution à la simulation du mélange turbulent par la schématisation de fonctions densité de probabilité." Pau, 2005. http://www.theses.fr/2005PAUU3014.
Full textAbstract:
L'objectif est de proposer un modèle schématisant le mélange en fonction des échelles de longueur et de temps caractéristiques de la turbulence en se limitant au cas de la turbulence homogène et isotrope. Le modèle introduit la notion de particule fluide élémentaire et ses différents voisinages (immédiat, proche et lointain). Pour chaque niveau de voisinage, un modèle spécifique de mélange existant dans la littérature est appliqué. L'approche prend en compte, des petites aux grandes échelles, la diffusion moléculaire (loi de Fick), le mélange interne aux particules fluides (modèle de Kerstein, 1988), le mélange externe aux particules fluides (inspiré du modèle LMSE de Dopazo 1974, ou du modèle C/R de Curl, 1963) et le macromélange (calcul des déplacements lagrangiens). Une horloge interne exécute de manière séquentielle les différents modèles en les appliquant instantanément à des intervalles de temps définis. Deux configurations ont été étudiées. La première est le cas académique du mélange d'un scalaire inerte réparti initialement de manière bimodale. Les évolutions temporelles des fonctions densité de probabilité (PDF), de la variance et des coefficients de symétrie et d'aplatissement ont été comparées à celles issues des simulations numériques directes de Eswaran & Pope (1988). Une étude paramétrique sur la synchronisation et la prépondérance des phénomènes modélisés a été effectuée. La deuxième configuration est celle de couches de mélange thermique issues d'un ou de deux fils chauds introduits dans un écoulement de turbulence de grille à vitesse moyenne uniforme. Nos résultats numériques sont en accord qualitatif avec les résultats expérimentaux de Warhaf (1984)This thesis considers a method which simplifies the mixing at different levels, depending on turbulence length and time scales. The analysis is here restricted to the case of homogeneous and isotropic turbulent flows. The model is based on elementary fluid particles considered in their different levels of neighborhoods. For each vicinity level, a specific mixing model is applied. The approach takes into account - from small to high length scales - laminar diffusion (Fick diffusion process), internal mixing into fluid particle (Kerstein model, 1988), external mixing between fluid particles contained into a same eulerian volume (inspired from the LMSE model developpef by Dopazo, 1974, or from the Curl model,1963) and turbulent dispersion (where lagrangian moves are computed). An internal clock organizes the sequence of applications of the different models. Each one is applied instantaneously at different periodic times. Two different cases have been studied. The first case is the time evolution of mixing between two components initially introduced in two different areas. The numerical results have been compared to those of Direct Numerical Simulations by Eswaran & Pope (1988). The time evolution of Probability Density Functions, and the evolutions of variance, symetry coefficient and flatness coefficient have been compared. A parametrical study of the parameter governing the sequence of application of the different models has been performed. The second case considers thermal mixing layers emitted from one or two hot films placed inside a grid turbulence with uniform mean flow. Numerical results are in qualitative agreement with the experimental results by Warhaft (1984)
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Garrelie, Florence. "Simulation Monte Carlo de l'expansion d'un panache plasma créé par ablation laser - Comparaison avec l'expérience." Limoges, 1998. http://www.theses.fr/1998LIMO0030.
Full textAbstract:
Ce travail concerne la mise au point d'une simulation par une approche monte carlo de l'expansion du panache plasma cree lors de l'interaction entre un faisceau laser u. V. Et une cible de cuivre. Il se divise en cinq parties : - le premier chapitre est consacre, d'une part a une presentation generale des methodes de monte carlo, et d'autre part a une description des phenomenes mis en jeu lors de l'interaction entre un faisceau laser impulsionnel et une cible solide. - le deuxieme chapitre constitue l'etude experimentale, par imagerie par camera c. C. D. Ultra-rapide et par spectroscopie optique d'emission, de l'expansion du plasma sous vide et sous atmosphere residuelle. Cette etude permet de quantifier le transport des particules evaporees et autorise une comparaison avec la simulation. - les chapitres 3 et 4 sont consacres a la simulation monte carlo de l'expansion du panache plasma : - le chapitre 3 concerne l'expansion du plasma sous vide. Une methode de simulation y est proposee et les phenomenes majeurs regissant le transport des particules y sont mis en evidence, par comparaison avec l'experience. - le chapitre 4 est, quant a lui, consacre a la simulation de l'expansion du plasma sous atmosphere residuelle non reactive. Le transport des particules est etudie en fonction des parametres de l'atmosphere residuelle (nature, pression). - enfin, nous presentons, dans le dernier chapitre, l'application de cette methode de simulation monte carlo a la realisation de couches minces et au micro-usinage par ablation laser.
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Margerit, Daniel. "Mouvement et dynamique des filaments et des anneaux tourbillons de faible épaisseur." Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 1997. http://docnum.univ-lorraine.fr/public/INPL_T_1997_MARGERIT_D.pdf.
Full textAbstract:
Un filament tourbillon est un cas particulier d'écoulement rotationnel, pour lequel la vorticité se trouve uniquement autour d'une courbe tridimensionnel, dite fibre centrale du filament. Calculer l'écoulement, c'est déterminer l'évolution de cette zone de vorticité, dite filament tourbillon, c'est à dire trouver le mouvement de la fibre centrale. Cette thèse reprend la démarche de Callegari et Ting pour obtenir l'équation d'évolution de la fibre centrale d'un anneau tourbillon en la complétant avec divers remarques et commentaires et, bien sur, en donnant des ordres supérieurs du développement. Nous mettons en valeur le développement des intégrales singulières de Biot et Savart à l'aide de la méthode des développements asymptotiques raccordés. Puis, les résultats obtenus sont utilisés pour justifier des méthodes de cut-off et pour les généraliser au cas visqueux et avec vitesse axiale. Nous complétons les résultats de Widnall et Sullivan sur l'étude linéaire d'un anneau circulaire perturbé en donnant la période d'oscillation des différents modes et en comparant ces résultats avec une simulation numérique de l'équation d'évolution. Enfin, nous étudions l'hélicité d'anneaux tourbillons, les oscillations d'un filament droit et la stabilité de filaments parallèles contrarotatifs.
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Frackowiak, Bruno. "Approche expérimentale et simulation numérique des effets d'interactions entre gouttes en évaporation." Toulouse, ENSAE, 2007. http://www.theses.fr/2007ESAE0003.
Full textAbstract:
Cette thèse a pour objectif la modélisation des phénomènes d'évaporation autour des gouttes de carburant dans les chambres de combustion, phénomènes fortement influencés non seulement par les conditions ambiantes (pression, température, vitesse de l’air. . . ) mais aussi par la présence d’autre gouttes de carburant à proximité de la goutte considérée. La thèse s’appuie sur une mesure de la concentration de vapeur autour de jets de gouttes monodisperses par la technique de Fluorescence Induite par Laser (FIL) et sur une simulation numérique directe de l'évaporation des gouttes pour des configurations élémentaires telles la goutte isolée, le jet monodisperse et trois gouttes disposées en triangle. Cette simulation numérique, associée aux mesures expérimentales, permettra de valider des corrélations fines destinées à être introduites dans les simulations globales des chambres de combustion.
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Vessiller, Cédric. "Contribution à l'étude des brouillards denses et dilués par la simulation numérique Euler-Euler et Euler-Lagrange." Châtenay-Malabry, Ecole centrale de Paris, 2008. http://www.theses.fr/2008ECAP1112.
Full textAbstract:
Dans les moteurs Diesel à injection directe, la combustion est contrôlée par lescaractéristiques de l'atomisation d'une part, et par celles du spray formé par l'injecteur d'autre part. Les études expérimentales et numériques ont montré que la transition entre la région du coeur liquide dense à la sortie de l'injecteur, et la partie dispersée du spray en aval de l'écoulement, est pilotée par des mécanismes complexes incluant la cavitation dans l'injecteur, les instabilités aérodynamiques à la surface du jet et la turbulence. Ce travail a pour objectif l'élaboration d'un modèle d'atomisation fondé sur une description eulérienne de l'écoulement diphasique issu de l'injecteur. Le modèle bifluide eulérien met en jeu un système d'équations de bilan pour la phase liquide et la phase gazeuse composée du gaz et de la vapeur du carburant. La valeur de la densité d'aire interfaciale par unité de volume est obtenue par une équation de transport supplémentaire qui comporte dans son second membre des termes de production et de destruction de surface d'échange. On utilise aussi une équation de transport pour la fraction volumique de liquide. Ces deux quantités permettent de déterminer les caractéristiques locales du spray et de déduire les termes d'échange interfaciaux entre les deux phases. Des calculs réalisés dans des configurations représentatives de l'injection Diesel montrent un bon accord entre les longueurs de pénétration de la phase liquide obtenues numériquement et les valeurs relevées expérimentalement. Les calculs en condition évaporantes ne donnent cependant pas les résultats escomptés et des pistes pour résoudre les problèmes liés à l'évaporation sont proposéesThe present work particularly focuses on direct injection engines, in which combustion is determined by the characteristics of theatomisation and of the fuel spray produced by the nozzle. Previous experimental and numerical studies show that transition between the dense liquid region at the nozzle exit and the domain where the liquid is dispersed is governed by a range of mechanisms including cavitation inside the injector, aerodynamic instabilities, and turbulence. This report describes the development of an atomisation model for eulerian description of two-phase flows produced by nozzles. The eulerian-eulerian description includes a system of balance equations for each phase:liquid fuel and gas (fuel vapour and air). The amount of interfacial area perunit volume between the gas and the liquid is obtained from a balance equation whose source terms figuring on the rightand side account for production and destruction of interfacial area. A balance equation for the void fraction is used too. Both quantities allow to calculate local spray characteristics from which are deduced interfacial exchange terms between both phases. Various numerical test cases have been carried out to check the numerical implementation of the model while the simulation of droplet laden jets showed the ability of the model to deal with two-phase flows. The model is then validated against experimental results with comparisons of phase penetration in high pressure test cells under conditions close to those prevailing in direct injection diesel engines. Numerical results in evaporating conditions do not follow experimental trends but possibilities to solve the remainaining problems are proposed
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Noger, Christophe. "Contribution à l'étude des phénomènes aéroacoustiques se développant dans la "baignoire" et autour des pantographes du TGV ; approches expérimentale et numérique des écoulements affleurant une cavité et interactions non-linéaires de sillage entre deux cylindres." Poitiers, 1999. http://www.theses.fr/1999POIT2320.
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Amram, Karen. "Etude numérique des instabilités dans les couches de mélange compressibles." Palaiseau, Ecole polytechnique, 1995. http://www.theses.fr/1995EPXX0017.
Full textAbstract:
La couche de mélange bidimensionnelle dont le profil de vitesse est une fonction en tangente hyperbolique constitue un modèle simplifié d'écoulement cisaillé. Des études théoriques récentes ont permis de décrire l'évolution faiblement non-linéaire des nombres d'onde marginalement instables dans le régime de couche critique visqueuse, en termes d'un modèle asymptotique de type Landau. Cette thèse utilise l'outil numérique pour démontrer la pertinence de ce modèle théorique en réalisant des configurations difficiles à reproduire en laboratoire. Les modes propres de la théorie de l'instabilité linéaire sont calcules dans l'approximation de fluide parfait par résolution numérique du problème aux valeurs propres de Rayleigh. Ceux-ci sont ensuite adoptes comme conditions initiales dans la simulation numérique directe des équations de Navier-Stokes par une méthode de différences finies. La simulation reproduit effectivement l'évolution des ondes d'instabilité dans le régime linéaire. Conformément au modèle faiblement non-linéaire de landau, le régime établi conduit à une bifurcation supercritique dans le cas d'une couche de mélange isotherme. Dans le cas d'une couche de mélange dont le cur est refroidi symétriquement, la bifurcation sous-critique prévue par l'analyse en perturbations est confirmée et le diagramme de bifurcation présente une boucle d'hystérésis étendue de part et d'autre du nombre d'onde neutre.
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Chetboun, Jonathan. "Conception de formes aérodynamiques en présence d'écoulements décollés : contrôle et optimisation." Phd thesis, Ecole Polytechnique X, 2010. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00550726.
Full textAbstract:
L'objet de la thèse est le développement de méthodes de contrôle et d'optimisation automatiques pour les écoulements décollés, avec application aux écoulements de manches à air coudées pour les drones furtifs. Une méthode de dérivée topologique est utilisée pour la création de dispositifs de contrôle appelés générateurs de vortex mécaniques dans un écoulement de référence, tandis que le dimensionnement de ceux-ci est réalisé à l'aide d'une méthode classique de gradient. Des simulations numériques seront présentées dans un cadre stationnaire et instationnaire.
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Bensalem, Ahlem. "Contribution à l'analyse du comportement de caloducs oscillants à finalité spatiale par voies expérimentale et numérique." Poitiers, 2008. http://theses.edel.univ-poitiers.fr/theses/2008/Bensalem-Ahlem/2008-Bensalem-Ahlem-These.pdf.
Full textAbstract:
Les systèmes spatiaux (satellite, sonde,. . . ) intègrent de plus en plus d’équipements dissipatifs d’énergie. Cette complexité, couplée à des contraintes imposées en terme de réduction des volumes et des masses embarqués à bord de ces engins engendre un besoin croissant de solutions de contrôle thermique précises, fiables et autonomes. Dans ce contexte contraignant, les systèmes diphasiques de type caloduc et boucles fluides à pompage capillaire semblent incontournables en raison des capacités de transport de chaleur importantes qu’ils peuvent procurer et également grâce à leur fonctionnement passif et fiable. Le travail présenté dans ce mémoire est consacré à la caractérisation du fonctionnement thermique d’un nouveau système de transport de chaleur diphasique passif : le caloduc oscillant. L’étude expérimentale menée a permis de caractériser les performances de deux prototypes de caloducs oscillants développés différant par la nature du fluide employé (eau et acétone) et par le diamètre du tube où circulent liquide et vapeur. Les effets induits par plusieurs paramètres complémentaires influents tels que le taux de remplissage, la puissance thermique ou l’angle d’inclinaison,. . . Sur le fonctionnement de ces deux dispositifs ont également été explorés. Les différentes campagnes d’essais ont révélé un fort potentiel de transfert de chaleur et un comportement beaucoup moins sensible aux forces de gravité qu’un caloduc conventionnel à pompage capillaire. A cette approche expérimentale s’ajoute une réflexion théorique destinée à modéliser le comportement thermohydraulique d’un volume élémentaire de fluide composé d’une seule bulle de vapeur et d’un seul bouchon de liquide, comportement engendré uniquement sous l’effet de sollicitations thermiques. Ce modèle a conduit en particulier à la mise en évidence de conditions favorables à l’apparition et l’entretien des oscillations du front liquide-vapeurSpacecrafts (satellite, space probe,. . . ) are integrating more and more heat dissipative equipments. Such a complexity, combined with the imposed constraints concerning the reduction of volumes and masses on board these devices, leads to a growing need of accurate, reliable and passive thermal control solutions. In this constraining context, phase-change thermal management systems such as heat pipes or loop heat pipes seem inevitable because of their substantial heat transfer capabilities and of their passive operation. This thesis is devoted to characterise a new phase-change thermal management system operation : pulsating heat pipe. The experimental investigation which has been conducted allowed determining the performance of two pulsating heat pipe prototypes. These two systems have a different inner diameter and they have been tested using two distinct working fluids (water and acetone). The induced effects of several parameters such as the filling ratio, the heat input or the inclination angle,. . . On the operation of these devices have also been explored. Different tests revealed a substantial heat transfer potential and a less sensitive behaviour to gravity forces than a conventional heat pipe. A theoretical approach has been added to this experimental work. It aims at modeling the thermohydrodynamic behaviour of an elementary control volume composed of a single vapour plug and a single liquid slug. It has been shown that oscillations can occur even if the system is submitted only to thermal stresses. This model led in particular to show favourable conditions to the appearance and maintenance of liquid-vapour interface oscillations
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Bensalem, Ahlem Bertin Yves Bonjour Jocelyn. "Contribution à l'analyse du comportement de caloducs oscillants à finalité spatiale par voies expérimentale et numérique." Poitiers : I-Medias, 2008. http://theses.edel.univ-poitiers.fr/index.php?id=330.
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Felder, Christophe. "Transport d'une solution saline en cellule de Hele-Shaw : expériences et simulations numériques." Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 2003. http://www.theses.fr/2003INPL067N.
Full textAbstract:
Afin d'étudier l'évolution spatio-temporelle d'un polluant miscible à l'eau et non réactif dans un milieu poreux saturé, un modèle de laboratoire (une cellule de Hele-Shaw transparente) a été développé. Une méthode globale et non intrusive a été mis au point pour mesurer la concentration dans la zone de mélange. L'analogie entre cellule de Hele-Shaw et milieu poreux est obtenue par développement asymptotique et homogénéisation pour prendre en compte la variation de la masse volumique et de la viscosité dynamique en fonction de la concentration. Une nouvelle forme du tenseur de dispersion est établie. Les expériences reproductibles montrent que le panache se propage sous la forme d'un ou de deux doigts. Un critère, basé sur le rapport entre la vitesse gravitationnelle et celle à l'injection, est formulé pour prédire le type de propagation. Les simulations, réalisées avec un code numérique incluant la nouvelle forme du tenseur de dispersion, reproduisent les résultats expérimentauxTo study the spatio-temporal evolution of a miscible and non-reactive contaminant into a saturated porous media, a laboratory mode! (a transparent Hele-Shaw cell) was developed. The carrying out of the experimental set-up, the plates are made of optical glass, allowed to elaborate a global and non-intrusive method to measure concentration in the mixing zone. This method is based on light absorption properties by dye marking injected solution
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Kostenko, Romaric. "Simulation d'écoulements non-newtoniens en milieu poreux macroscopique par la méthode de lattice-Boltzmann." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2019. http://www.theses.fr/2019SACLS561.
Full textAbstract:
Un fluide non-newtonien est un fluide dont la relation entre son taux de déformation et la contrainte qui lui est imposé n'est pas linéaire. Dans un milieu poreux, la contrainte imposée au fluide dépend de la pression imposée mais aussi de la taille des pores, et donc de la perméabilité à l'échelle macroscopique. Certains fluides peuvent avoir une rhéologie qui présente un changement à partir d'un seuil en contrainte. Si la taille des pores est aléatoire, le fluide va alors changer de régime de façon hétérogène dans le milieu. L'écoulement pourra alors présenter un premier régime où tout le fluide est en dessous du seuil, un régime où tout le fluide est au-dessus du seuil, et un régime intermédiaire pour lequel les deux types de rhéologie coexistent. Nous nous intéressons à ce régime intermédiaire pour des écoulements de fluide non-newtonien en milieu poreux macroscopique, étudiés par des simulations. Plus particulièrement, nous regardons l'écoulement d'un fluide de Bingham et celui d'un fluide de Carreau. Le fluide de Bingham ne s'écoule qu'à partir d'une contrainte seuil. En dessous du seuil, il se comporte comme un solide. Au-delà, sa relation taux de déformation/contrainte suis une loi affine. Les fluides de Carreau ont une relation taux de déformation/contrainte qui change de régime entre une loi linéaire et une loi de puissance. L'étude à l'échelle macroscopique se fait en simulant une loi de Darcy-Brinkman dans un champ de perméabilité hétérogène. Nous utilisons pour nos simulations la méthode de Boltzmann sur réseau, avec une grille de nœuds régulière, plus particulièrement le schéma à deux temps de relaxation d'Irina Ginzburg. Pour chaque fluide, nous regardons la relation débit-pression, ainsi que les propriétés géométriques des différents régimes d'écoulement. Nous caractérisons plus particulièrement les propriétés multi-échelles des régions dans un le même régime d'écoulement (clusters), telles que leur taille ou leur forme. Nous faisons aussi le lien entre ces propriétés géométriques et la théorie de la percolation, qui étudie le comportement de cartes de nœuds s'ouvrant aléatoirement et qui prédit des propriétés fractalesA non-newtonian fluid is a fluid which relation between it's shear rate and the stress under which it is put, is not linear. In a porous medium, the stress imposed to the fluid depends on the imposed pressure, but also on the pores size, and therefore on the macroscopic scale permeability. Some fluids have a rheology such that the fluid show a change of behaviour reaching a yield stress. If the pore size is random, then the fluid will present heterogeneous regime changes in the medium. The flow will then show a first regime where the whole fluid will be under the threshold, a regime where the whole fluid will be far above the threshold, and an intermediate regime for which both rheologies coexists. We are interested in intermediate regime for the flow of non-newtonian fluids in macroscopic porous media, and study it with numerical simulations. More particularly, we look at the flow of a Bingham fluid and that of a Carreau fluid. The Bingham fluid doesn't flow under a yield stress. Under the threshold, it behaves as a solid. Beyond, it's shear-rate/stress relation is an affine law. Carreau fluids have a shear-rate/stress relation that change regime between that of a newtonian fluid, and a power law. The macroscopic scale study is done simulating a Darcy-Brinkman law in a heterogeneous permeability field. We use for our simulations the lattice-Boltzmann method, on a regular node grid, and more specifically Irina Ginzburg two relaxation-time scheme. For each fluid, we study the flow-pressure relationship, as well as the geometric properties and the multi-scale properties in the fluid regions in the same flow regime (clusters), properties such as their size and shape. We also link these geometrical properties to the percolation theory, which studies the behaviour of randomly opening node maps and predicts fractal properties
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Pollet, Ingrid. "Simulation numérique de la contamination de la nappe par le perchloroéthylène depuis un site industriel en bordure du piémont alsacien." Université Louis Pasteur (Strasbourg) (1971-2008), 2004. https://publication-theses.unistra.fr/restreint/theses_doctorat/2004/POLLET_Ingrid_2004.pdf.
Full textAbstract:
Un modèle hydrodynamique de l'aquifère a été construit afin d'étudier une pollution par le perchloroéthylène de la nappe au sud-ouest de Strasbourg. Le domaine considéré s'étend du piémont à la plaine et couvre une superficie de plusieurs centaines d'hectares. Une relation reliant les fluctuations des conditions hydrauliques et des niveaux piézométriques a été établie afin de reproduire le comportement de la nappe en régime transitoire. Le transport des traces dissoutes de polluant a ensuite été modélisé à partir du champ des vitesses établi précédemment à l'aide d'un code de calcul de transport monophasique. Les simulations ont mis en évidence l'influence des propriétés hydrodynamiques du milieu poreux et des conditions aux limites sur l'évolution du panache. Par ailleurs, il est apparu nécessaire d'affiner la description du milieu souterrain à proximité du foyer de la pollution, notamment en considérant un milieu plus hétérogène et en modélisant la dissolution du polluant dans la phase aqueuse. Un modèle multiphasique de transport a donc été utilisé afin de localiser plus précisément la phase polluante permettant de reproduire l'évolution des concentrations en perchloroéthylène observée. Cette étape de travail s'est notamment appuyée sur une étude analytique réalisée dans le but de déterminer la distribution verticale du polluant sous forme résiduelle à partir de profils de vitesses et de concentrations mesurés à proximité de la source présumée. Cette étude a abouti à plusieurs sources hétérogènes piégées essentiellement dans les zones les moins perméables, augmentant considérablement la durée du traitementA hydrodynamic model of the contaminated aquifer was built to study the groundwater contamination by percholoroethylen in the south west of Strasbourg. The studied domain stretches from piedmont to plain and covers an area of several hundreds of hectares. A relation between fluctuations of hydraulic conditions and piezometric levels was established to reproduce the groundwater behaviour in transient time. Then, dissolved pollutant transport was modelled with one-phase transport numerical model using velocities determined before. Simulations pointed out the influence of hydrodynamic properties of media and of boundaries conditions on the evolution of the dissolved plume. Otherwise, it seems the media description to be refined, particularly by considering a media more heterogeneous and by modelling dissolution of the pollutant in aqueous phase. A several-phases transport numerical model was also used to localise more precisely the pollutant phase in order to reproduce the percholoroethylen concentrations observed. This step is based on an analytical study realised to determine the vertical distribution of residual pollutant from concentrations and velocities profiles measured near the supposed source. This study ends in several heterogeneous sources trapped in the less permeable zones increasing considerably the treatment duration
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Kaufmann, André. "Vers la simulation des grandes échelles en formulation Euler-Euler des écoulements réactifs diphasiques." Toulouse, INPT, 2004. http://ethesis.inp-toulouse.fr/archive/00000131/.
Full textAbstract:
De nombreuses applications industrielles mettent en jeu des écoulements gaz-particules. La conception de ces applications nécessite la connaissance du comportement de la phase dispersée. Ce comportement a été principalement étudié grâce à des expériences ou plus récemment des simulations stationnaires statistiques. La simulation instationnaire simultanée de la phase porteuse et de la phase dispersée est souvent faite en utilisant le suivi Lagrangien des particules. Cette approche est cependant coûteuse numériquement dans les géométries industrielles avec des nombres de particules réalistes. Dans ce travail une méthode eulérienne instationnaire est proposée. Des tests numériques utilisant cette méthode et la comparaisons avec des simulations identiques utilisant un suivi lagrangien des particules montrent les possibilités et limites de la méthode.
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Caruelle, Bastien. "Simulations d'écoulements instationnaires turbulents en aérodynamique : application à la prédiction du phénomène de tremblement." Toulouse, INPT, 2000. http://www.theses.fr/2000INPT017H.
Full textAbstract:
L'objectif de cette étude est de qualifier la capacité des méthodes numériques à réaliser la simulation d'écoulements instationnaires turbulents, dans un contexte dit "d'aérodynamique externe". L'application industrielle visée est la prédiction du phénomène de tremblement en régime transsonique, dont les principales caractéristiques sont tout d'abord rappelées, afin de déterminer les points délicats à traiter d'un point de vue du numérique et de la modélisation. Différents types de modélisation de la turbulence sont alors passés en revue : leurs points forts et leurs faiblesses, exposés relativement aux applications visées, nous ont conduit à utiliser le modèle de Spalart et Allmaras en instationnaire (USA), la "Detached-Eddy Simulation" (DES) et la simulation des grandes échelles (LES). On sélectionne ensuite parmi les méthodes numériques présentes dans le code de calcul celles qui semblent les plus adaptées à traiter les problèmes relatifs à l'aérodynamique instationnaire transsonique. Ceci nous a conduit à implémenter et à valider une condition aux limites de sortie instationnaire subsonique, et à élaborer un schéma de discrétisation spatiale centré d'ordre quatre. Le comportement des modèles USA, DES est alors qualifié sur deux cas "académiques" (couche limite turbulente attachée se développant temporellement, couche limite décollée sous l'influence d'un gradient de pression adverse) en comparaison avec des simulations LES de référence. Des simulations du phénomène de tremblement sont finalement réalisées avec les modèles USA et DES sur des configurations de plus en plus complexes (profil bidimensionnel, tranche d'aile périodique, puis géométrie complète fuselage / voilure), et comparées aux résultats expérimentaux.
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Simon, Guillaume. "Dynamique multi-échelles en fluide stratifié tournant, instabilité de cisaillement et cyclone intense." Ecully, Ecole centrale de Lyon, 2007. http://bibli.ec-lyon.fr/exl-doc/gsimon.pdf.
Full textAbstract:
Cette étude traite des fluctuations dans un écoulement de base cisaillé, stratifié et tournant selon une condition d’admissibilité sur le mouvement moyen. Cette condition d’admissibilité est connue sous le nom de relation du vent thermique en météorologie et de relation thermo-haline en océanographie. Par rapport aux études classiques d’instabilités baroclines, qui sont souvent quasi-bidimensionnelles, la nouveauté est que l’écoulement est tridimensionnel et la dynamique est régie par les équations de Boussinesq tri-périodiques. Dans un tel écoulement la turbulence, les ondes et les instabilités sont entremêlées. Le problème linéaire sera étudié grâce à la Théorie de Distorsion Rapide (TDR) et l’aspect non-linéaire grâce à des Simulations Numériques Directes (SND) pseudo-spectrales. Les résultats issus de la TDR et des SND, de par leur homogénéité spatiale, sont une base de connaissance directement utilisable pour l’élaboration de modèles de sous-maille. Les structures tourbillonnaires sont étudiées grâce au skewness de vorticité verticale et à des visualisations tridimensionnelles, ce qui permet d’observer une prédominance des cyclones par rapport aux anticyclones dans la configuration induite par l’écoulement porteurThis study is about turbulent fluctuation in sheared, stratified and rotating base flows with respect to the admissibility condition on the mean flow. This admissibility condition is known as thermal wind relation for meteorologists and thermohaline circulation for oceanographers. In contrast to the previous study on baroclinic instability, mainly quasi-two-dimensional, the advance is that the flow is three-dimensional and the dynamics is given by the three-periodic Boussinesq equations. In such a flow, turbulence, waves and instability are interleaved. The linear problem will be tracked by Rapid Distortion Theory (RDT) and the non-linear aspect by pseudo-spectral Direct Numerical Simulation (DNS). Results coming from TDR and SND, due to their spatial homogeneity, are a knowledge database that can be directly used for sub-grid scale parameterisation. The vortex structures are investigated by the vertical vorticity skewness and with three-dimensional visualisations. In the simulated flow we find that cyclonic vorties are predominant over anticyclonic structure
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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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Vincent-Bonnieu, Sébastien. "Simulation et modélisation multiéchelles de la rhéologie des mousses 2D." Phd thesis, Université de Marne la Vallée, 2006. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00165161.
Full textAbstract:
Nous montrons comment l'écoulement, la dynamique viscoélastique lente et la mémoire rhéologique des mousses liquides 2D à l'échelle macroscopique s'expliquent par des processus à l'échelle des films et bulles et comment ils sont couplés au vieillissement.Un premier fil conducteur est le couplage entre les échelles macroscopique, mésoscopique et locale. Nous montrons que l'allongement d'un film individuel sous l'effet d'une déformation macroscopique suit une nouvelle loi qui permet de modéliser l'élasticité des mousses 2D en fonction de la microstructure. Par ailleurs, nous discutons comment un écoulement
macroscopique résulte de réarrangements de bulles agissant comme des dipôles de force au sein d'un milieu continu élastique.
Un second fil conducteur est le couplage entre rhéologie et vieillissement. A l'aide de la représentation dipolaire, nous établissons une loi analytique décrivant la déformation induite par les réarrangements dus au vieillissement. Sur cette base, nous formulons un modèle rhéologique constitutif prenant en compte la dynamique intrinsèque due au vieillissement, et les contraintes géométriques et topologiques.
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Buffat, Marc. "Étude de la simulation numérique par une méthode d'éléments finis des écoulements internes subsoniques instationnaires bi et tridimensionnels." Lyon 1, 1991. http://www.theses.fr/1991LYO10002.
Full textAbstract:
Les travaux de cette thèse s'inscrivent dans le cadre du développement de méthodes numériques pour simuler et étudier les écoulements internes subsoniques. L'approche utilisée tente aussi de montrer les liens qui existent entre la physique, l'analyse numérique et l'informatique lorsque l'on réalise des expériences numériques en mécanique des fluides. Dans le premier chapitre, on étudie une modélisation des écoulements internes subsoniques, basée sur une approximation de faible nombre de mach. Dans le second chapitre, on analyse différents schémas numériques d'intégration d'une équation de conservation scalaire. On montre en particulier que la résolution numérique précise d'un problème instationnaire nécessite des schémas en temps d'ordre 2 et des discrétisations spatiales par éléments finis précises. Dans le troisième chapitre, on développe une méthode numérique performante pour résoudre le système d'équations de conservation décrivant les écoulements interne subsoniques. Cette méthode numérique utilise des schémas en temps semi-implicite d'ordre 1 ou implicite d'ordre 2, une approximation par éléments finis p1/iso p2 et un algorithme de résidu minimal pré-conditionné de type Uzawa pour résoudre le problème de Lagrange variationnel. Dans le chapitre suivant on analyse les techniques mises en œuvre pour implanter et optimiser cette méthode numérique. Dans le dernier chapitre, on étudie l'écoulement dans un canal autour d'une rangée périodique de cylindres. Grâce à la simulation numérique on a caractérisé les premières instabilités qui apparaissent, et on a mis en évidence un couplage entre une instabilité principale de canal (de type Tolmien-Schliechting) avec une instabilité de sillage (de type allée de Karman)