Tesis: "Simulation des grandes structures"

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Michel-Ponnelle, Sylvie. "Modélisation et simulation des structures élastomères endommageables en grandes transformations /". Cachan : Laboratoire de mécanique et technologie, 2001. http://catalogue.bnf.fr/ark:/12148/cb372206671.

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Michel-Ponnelle, Sylvie. "Modélisation et simulation de structures élastomères en dommageables en grandes transformations". Cachan, Ecole normale supérieure, 2001. http://www.theses.fr/2001DENS0004.

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Resumen

La thèse s'inscrit dans le cadre d'une collaboration avec Snecma-moteurs et le CNES. Elle concerne la modélisation et la simulation de l'endommagement dans les structures lamifiées à base d'élastomères comme celles utilisées pour le dispositif assouplisseur d'Ariane 5 ou Dias. Pour modéliser le comportement de l'élastomère étudié jusqu'aux très grandes déformations, un modèle phénoménologique a été développé. Il s'appuie sur le modèle de Hart-Smith, et a été enrichi par l'introduction de variables d'endommagement afin de représenter la perte de rigidité observée expérimentalement. L'aspect unilatéral de cet endommagement (différence de comportement en traction et en compression) a été modélisé grâce à une partition de l'énergie de déformation. Une procédure d'identification des différents paramètres a été proposée et réalisée à partir des propriétés asymptotiques du module sécant en cisaillement. Concernant la simulation, il a été constaté la mise en échec de codes industriels comme abaques pour la simulation d'une éprouvette simple en cisaillement, qui se traduit par un arrêt prématuré des calculs et une anormale dépendance de la solution vis-à-vis du maillage. Un logiciel prototype a été développé. Ce logiciel s'appuie sur une formulation utilisant des grandeurs attachées a la matière ou 0-matérielle ; il s'agit des grandeurs tournées par la rotation du corotationnel (associée à la dérivée de Jaumann). Le problème est résolu par une méthode non-incrémentale à savoir la méthode latin (large time incrément) qui avait déjà montré sa robustesse dans les problèmes d'instabilités comme le flambage et pour les problèmes avec endommagement. Quelques-uns des résultats obtenus sont présentés. Enfin la question de l'apparition des instabilités locales est étudiée avec la proposition d'un critère de détection de tels phénomènes s'appuyant sur le multiplicateur de Lagrange associe à la condition d'incompressibilité.

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Reveillon, Julien. "Simulation dynamique des grandes structures appliquée aux flammes turbulentes non-prémélangées". Rouen, 1996. http://www.theses.fr/1996ROUES071.

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Resumen

Ce travail de thèse a été consacré à la simulation des grandes structures appliquée aux flammes turbulentes non-prémélangées. Après une étude bibliographique générale, le choix d'un modèle de sous-maille dynamique dont les paramètres s'ajustent automatiquement aux contraintes locales de l'écoulement a été effectue. La méthode de détermination des coefficients dynamiques a fait l'objet d'une attention particulière une formulation statistique, introduisant l'approche fonction densité de probabilité de sous-maille (SGPDF) a été proposée pour la modélisation de la combustion. Dans un premier temps, les SGPDF ont été présumées de manière analytique, ensuite, l'équation de transport des SGPDF a été formulée. Un modèle dynamique pour le terme de mélange aux petites échelles a été propose et testé. Les résultats sont très encourageants et, par ailleurs, ce modèle de mélange permet aussi de déterminer le temps de mélange turbulent de l'espèce chimique considérée. Ce temps étant en général le point clef de tout modèle de combustion.

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Ben, Abdallah‎ Adnène. "Methode de projection pour la simulation des grandes structures turbulentes sur calculateurs paralleles". Paris 6, 1998. http://www.theses.fr/1998PA066411.

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Resumen

La simulation numerique directe des ecoulements de fluides est grande consommatrice de moyens informatiques de pointe. Elle ne cesse de beneficier du progres des technologies informatiques. L'emergence des machines massivement paralleles ouvre de nouvelles perspectives. Le parallelisme met a disposition une capacite de memoire importante tout en permettant de diminuer considerablement les temps de restitution des calculs. Dans ce cadre, nous proposons une methode de resolution parallele des equations instationnaires de navier-stokes pour des fluides incompressibles. Le parallelisme est fonde sur une approche de decomposition de domaine non conforme. Afin d'assurer la continuite entre les sous-domaines, nous utilisons la methode des elements joints avec une discretisation par elements finis. Outre les elements joints, notre methode utilise une marche en temps du type pas fractionnaires. Cette technique a pour but de decoupler les effets de diffusion visqueuse des effets de l'incompressibilite. Il s'agit d'approcher la solution des equations de navier-stokes avec deux series d'approximations de la vitesse (vitesses predite et projetee) et une serie d'approximations de la pression. La vitesse predite est obtenue par la resolution d'un probleme de diffusion avec elements joints. Celle-ci n'etant pas a divergence nulle, elle est corrigee au moyen d'une projection sur l'espace des vitesses a divergence nulle. Contrairement a la vitesse predite, la vitesse projetee et la pression sont choisies dans des espaces qui ne verifient pas la continuite sur les interfaces entre les sous-domaines. Nous obtenons ainsi une etape de projection completement parallele. Deux classes de schemas de projection parallele ont ete proposees. Les schemas ont ete etudies theoriquement et numeriquement. Nous donnons des resultats de stabilite et de convergence ainsi qu'une demonstration complete de la condition inf-sup dans le cadre des elements finis avec elements joints. La methode est ensuite mise en uvre sur des calculateurs paralleles. Des tests de validation et d'evaluation des performances ont etes effectues. La methode trouve son application dans la simulation d'ecoulements stationnaires et instationnaires.

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Solak, Ilkay. "Simulation numérique directe et analyse des grandes échelles d'une couche limite turbulente". Thesis, Lille 1, 2018. http://www.theses.fr/2018LIL1I029/document.

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Resumen

Cette étude est à l’intersection de deux problématiques que sont (i) la description des structures cohérentes d’une couche limite turbulente et (ii) les méthodes numériques adaptées pour le calcul haute performance de ces écoulements. Les principaux objectifs sont de caractériser les grandes structures de la turbulence et de développer de nouveaux outils numériques pour la simulation de couches limites turbulentes. Une nouvelle simulation numérique directe de couche limite turbulente de plaque plane est réalisée avec le code Incompact3d. Une relation entre les structures cohérentes attachées à la paroi et le spectre d'énergie dans une couche limite turbulente est établie et comparée à une étude antérieure basée sur des résultats expérimentaux. Une application particulière de la méthode de squelettisation est proposée pour établir des statistiques plus précises des structures cohérentes de la turbulence. Les statistiques des structures grandes échelles de vitesse longitudinale (LSM) et les différents composantes des tensions de Reynolds turbulent instantanées (quadrants) sont comparées. Dans un second temps, un nouveau module de tests est implémenté dans le solveur Navier-Stokes incompressible développé en interne. La performance de ce nouveau code est analysée. Les problèmes de stabilité à nombre de Reynolds élevé sont abordés et certaines solutions sont proposées
This work lies at the intersection of two problems concerning turbulence (i) the description of coherent structures of turbulent boundary layer flow and (ii) the numerical methods for high-performance computing of these flows. The main objectives are to analyze coherent structures and to develop new numerical tools to be used in turbulence research with a special focus on the turbulent boundary layers. A new direct numerical simulation of a turbulent boundary layer flow over a flat plate is conducted with the code Incompact3d. A relationship between attached flow structures and the streamwise energy spectra in a turbulent boundary layer has been established similarly to an earlier experimental study. A novel application of the skeletonization method is proposed to obtain detailed statistics of coherent structures. Statistics of large-scale motions (LSM) and Reynolds Shear Stress quadrant structures are compared. In the second part, a new test-suite is implemented to the in-house incompressible Navier-Stokes solver. Performance of the code is analyzed. The stability problems at high Reynolds numbers are addressed and some solutions are proposed

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Lubin, Pierre. "Simulation des Grandes Echelles du déferlement plongeant des vagues". Phd thesis, Université Sciences et Technologies - Bordeaux I, 2004. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00293970.

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Resumen

Une étude tridimensionnelle du déferlement plongeant des vagues est proposée sur la base de résultats obtenus par Simulation des Grandes Echelles des équations de Navier-Stokes en formulation diphasique. Après une étude bibliographique situant le problème, la première partie du travail est consacrée au développement et à la validation des méthodes numériques employées pour la résolution des équations. Dans une seconde partie de travail, l'outil numérique est exploité afin d'étudier différents problèmes bidimensionnels de propagation d'ondes solitaires. La dernière partie du travail consiste à appliquer les méthodes numériques au déferlement tridimensionnel d'ondes sinusoïdales périodiques de larges amplitudes. Une description complète du phénomène est proposée, incluant la génération du splash-up ainsi que la dissipation de l'énergie par les différentes structures turbulentes présentes dans l'écoulement.

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Barrière, Ludovic. "Stratégies de calcul intensif pour la simulation du post-flambement local des grandes structures composites raidies aéronautiques". Phd thesis, INSA de Toulouse, 2014. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01018592.

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Resumen

Cette thèse s'inscrit dans le cadre de l'étude du post-flambement local des grandes structures composites raidies. Le post-flambement de telles structures concerne effectivement, en priorité, les éléments de peau entre les raidisseurs, appelés mailles. La simulation du post-flambement par la méthode des éléments-finis est aujourd'hui limitée par le coût du calcul, en particulier pour les grandes structures. Seules des zones restreintes peuvent être étudiées, en négligeant les interactions global/local. L'objectif de cette thèse est de proposer une stratégie de calcul performante pour la simulation du post-flambement local des grandes structures raidies à partir des connaissances sur le comportement mécanique des structures en post-flambement et d'un découpage naturel le long des raidisseurs favorable au calcul parallèle. Plusieurs stratégies de résolution ont déjà été proposées dans la littérature. Parmi celles-ci, les méthodes de réduction de modèle adaptative ont démontré leur capacité à réduire le nombre d'inconnues tout en maîtrisant l'erreur d'approximation de la solution des problèmes non-linéaires. La construction d'une base réduite à faible coût et l'amélioration de l'efficacité de la procédure adaptative font partie des défis actuels concernant ces méthodes. Par ailleurs, les méthodes de décomposition de domaine avec localisation non-linéaire sont particulièrement adaptées au calcul parallèle en mécanique des structures en présence de non-linéarités locales. L'équilibrage des charges et l'extensibilité du problème d'interface en sont les principales limites. Les travaux de thèse portent dans un premier temps sur une stratégie de réduction de modèle adaptative. La base réduite initiale est formée de seulement deux composantes, calculées en début de résolution à faible coût. Les informations qui y sont contenues permettent de trouver un compromis entre leur coût de constitution et le coût de la procédure d'adaptation, qui est choisie du type "à la volée". Cette stratégie est évaluée sur un problème de post-flambement en cisaillement d'une plaque raidie et donne lieu à une publication. Dans le cas d'un flambement localisé sur quelques mailles d'une grande structure raidie, comme celle d'un fuselage, une combinaison avec une méthode de décomposition de domaine primale est ensuite formulée. La réduction de modèle par projection est partionnée, ainsi que la procédure d'adaptation. Le traitement des zones en post-flambement est différencié par localisation non-linéaire réduite et le coût de la procédure d'adaptation est rationalisé. Toutes les méthodes sont implémentées dans un code de recherche programmé pendant la thèse. L'expérience du développement de code pour l'évaluation de méthodes de résolution est capitalisée à travers la conception et la programmation d'une bibliothèque éléments-finis orientée objet.

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Briand, Emmanuel. "DDynamique des structures cohérentes en couche limite transitionnelle et turbulente étudiée par simulation des grandes échelles". Grenoble INPG, 1999. http://www.theses.fr/1999INPG0144.

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Resumen

La dynamique des structures coherentes en couche limite transitionnelle et turbulente est etudiee par simulation des grandes echelles. Une comparaison est effectuee dans la zone de croissance des instabilites entre notre code et un code pse non-lineaire. On montre que les resultats concordent et que les pse non-lineaires restent valides jusqu'a leur point d'arret. Trois type de transitions sont utilisees. La premiere et la seconde sont des transitions controlees faisant intervenir respectivement des resonances harmoniques et sous-harmonique. La troisieme reproduit le phenomene d'intermittence en modulant l'amplitude des perturbations incidentes. L'analyse statistique des correlations transverses de vitesse revelent que l'abscisse d'apparition des echelles transverses du systeme courants haute-basse vitesse se situe largement en amont de la turbulence developpee. Les visualisations montrent que cette echelle est liee a la largeur des tourbillons longitudinaux qui forment les structures en lambda transitionnelles. La topologie des structures turbulentes est retrouvee dans la zone de transition tardive, dans la zone de turbulence developpee et dans les fronts de propagation des spots. L'analyse de la dynamique de ces structures permet de mettre en evidence trois mecanismes d'interaction et deux vitesses de propagation caracteristiques de la turbulence (0. 9 u et 0. 6 u). La premiere est liee a l'interaction entre les zones externe et interne, elle est responsable de la propagation de la turbulence dans un milieu laminaire. La seconde est liee a la vitesse de propagation des tourbillons longitudinaux et a la regeneration de la turbulence.

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Fallon, Benoit. "Simulation des grandes échelles d'écoulements turbulents stratifiés en densité". Grenoble INPG, 1994. http://www.theses.fr/1994INPG0162.

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Par la technique de simulation des grandes echelles, on etudie l'influence de la stratification stable sur la dynamique des structures coherentes se developpant en aval d'une marche. En l'absence de forces de flottaison, on montre que l'ecoulement developpe des tourbillons de kelvin-helmholtz fortement distortus suivant l'envergure, conduisant a des interactions tourbillonnaires d'appariements helicoidaux. Nous l'expliquons par le forcage induit par la recirculation. Les predictions statistiques sont en bon accord avec les mesures experimentales. Pour les configurations stratifiees, l'ecoulement tend a se bidimensionnaliser par stabilisation de la poche de recirculation. On visualise pour des intensites de stratification croissante le blocage de la croissance de la couche cisaillee par inhibition des processus d'appariements puis des instabilites primaires de kelvin-helmholtz, le developpement d'ondes de gravite et d'interfaces stables de densite. La topologie de l'ecoulement est comparee aux visualisations sur la couche de melange stratifiee. Des simulations complementaires ont permis de mettre en evidence les mecanismes instables du couple barocline. On montre, en accord avec le critere de stabilite lineaire, la formation d'une cascade de tourbillons de kelvin-helmholtz baroclines sur l'interface de densite entre deux structures primaires, favorisant les processus de melange turbulent. Enfin, les potentialites de la simulation des grandes echelles sont demontres sur un ecoulement industriel dans une cavite stratifiee. Les fluctuations de temperature sont comparees aux mesures experimentales. Les visualisations graphiques sont completees par des animations tridimensionnelles instationnaires

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Dardalhon, Fanny. "Schémas Numériques pour la Simulation des Grandes Echelles". Phd thesis, Aix-Marseille Université, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00766722.

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Cette thèse est consacrée à la simulation d'écoulements turbulents, incompressibles ou à faible nombre de Mach pour des applications touchant à la sûreté nucléaire. En particulier, nous nous concentrons sur le développement et l'analyse mathématique de schémas numériques performants pour la méthode dite de Simulation des Grandes Echelles. Ces schémas sont basés sur des méthodes à pas fractionnaires de type correction de pression et des éléments finis non conformes de bas degré. Deux arguments semblent essentiels à la construction de tels schémas: le contrôle de l'énergie cinétique et la précision pour des écoulements à convection dominante. Concernant la discrétisation en temps, nous proposons un schéma de type Crank-Nicolson et nous montrons qu'il satisfait un contrôle de l'énergie cinétique. Ce schéma présente de plus l'avantage d'être peu dissipatif numériquement (résidu d'ordre deux en temps). Concernant le défaut de précision de la discrétisation par l'élément fini de Rannacher-Turek, nous envisageons deux approches. La première consiste à construire un schéma pénalisé contraignant les degrés de liberté tangents aux faces des cellules à s'écrire comme combinaison linéaire des degrés de liberté normaux alentour. La deuxième approche repose sur l'enrichissement de l'espace discret d'approximation pour la pression. Enfin, différents tests numériques sont présentés en dimensions deux et trois et pour des maillages généraux, afin d'illustrer les capacités des schémas étudiés et de confronter les résultats théoriques et expérimentaux.

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Nguegang, Bertrand Vidal. "Contribution à la simulation numérique du couplage thermomécanique en grandes déformations : Application à la simulation en mise en forme des structures volumiques". Dijon, 1996. http://www.theses.fr/1996DIJOS022.

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Le travail décrit dans le présent mémoire a pour but l'étude précise du couplage thermomécanique pour les problèmes à comportement matériel de type dissipatif (élastoplasticité, élastoviscoplasticité, comportement rigide viscoplastique). Nous nous sommes donc intéressés à la modélisation, puis à la simulation numérique de problèmes anisothermes régis par les équations d'équilibre mécanique, l'équation de la chaleur et les équations constitutives thermomécaniques et thermiques. Les problèmes analyses sont non-stationnaires et incluent des chargements quasistatiques. Les effets convectifs ne sont pas pris en compte ni dans l'équation de la chaleur ni dans les équations de mouvement. Le problème de couplage thermomécanique, pour des structures 2D est discrétisé, d'une part spatialement par la méthode des éléments finis, et d'autre part temporellement par la méthode des différences finies. Pour éviter les inconvénients numériques inhérents aux méthodes de couplage fort, deux méthodes séquentielles qui consistent à découpler itérativement les problèmes mécaniques et thermiques pour les résoudre dans un ordre donne sont proposées et étudiées en détail dans le cadre du problème pose: il s'agit de la méthode séquentielle isotherme et de la méthode séquentielle isentropique. Ces deux méthodes découplent le problème couple initial en deux sous problèmes : l’un purement mécanique, isotherme pour la première et isentropique pour la seconde, dont la solution fournit une configuration d'équilibre donnée. L'autre purement thermique, défini sur la configuration d'équilibré du problème mécanique supposé fixe. Apres la validation des deux algorithmes par de nombreux exemples académiques, ils sont utilisés pour la simulation numérique d'essais thermomécaniques reproduisant des situations rencontrées dans des procédés de mise en forme de pièces massives. Les résultats obtenus sont satisfaisants.

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Barriere, Ludovic. "Stratégies de calcul intensif pour la simulation du post-flambement local des grandes structures composites raidies aéronautiques". Thesis, Toulouse, INSA, 2014. http://www.theses.fr/2014ISAT0044/document.

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Cette thèse s’inscrit dans le cadre de l’étude du post-flambement local des grandes struc- tures composites raidies. La simulation du post- flambement par la méthode des éléments- finis est aujourd’hui limitée par le coût du calcul en particulier pour les grandes structures. Seules des zones restreintes peuvent être étudiées, en négligeant les interactions global/local. L’objectif de cette thèse est de proposer une stratégie de calcul performante pour la simula- tion du post-flambement local des grandes structures raidies à partir des connaissances sur le comportement mécanique des structures en post-flambement et d’un découpage naturel le long des raidisseurs favorable au calcul parallèle.Dans la littérature, les méthodes de réduction de modèle adaptative ont démontré leur ca- pacité à réduire le nombre d’inconnues tout en maîtrisant l’erreur d’approximation de la solution des problèmes non-linéaires. Par ailleurs, les méthodes de décomposition de do- maine avec localisation non-linéaire sont particulièrement adaptées au calcul parallèle en mécanique des structures en présence de non-linéarités locales.Les travaux de thèse portent dans un premier temps sur une stratégie de réduction de modèle adaptative spécifique au cas du post-flambement. Dans le cas d’un flambement local d’une grande structure raidie une combinaison avec une méthode de décomposition de domaine primale est ensuite proposée. Toutes ces stratégies sont implémentées dans un code de re- cherche programmé pendant la thèse
This thesis is part of the study of local post-buckling of large stiffened composite struc- tures. The finite element simulation of structures subjected to post-bucking still faces com- putational limits, especially for large structures. Only restricted area may be studied for now, neglecting global/local interactions.The aim of the thesis is to propose an efficient computational strategy for local post-buckling analysis of large stiffened structures from knowledge on mechanical behavior of post-buckling structures and a natural partitionning along stiffeners conducive to parallel computation. In litterature, the adaptive model reduction solving techniques have demonstrated their abi- lity to drastically reduce the number of unknowns as well as to control the approximation error of solving non-linear problems. Furthermore, domain decomposition methods with a non-linear local step are suited to parallel computation in structural mechanics in the pre- sence of local non-linearities.Our work deals first with an adaptive model reduction strategy dedicated to post-buckling problems. In order to adress larger stiffened structures subjected to local post-buckling, like an aircraft fuselage, partitioning is then performed. The model reduction, as well as the adap- tive procedure are written in the framework of the primal domain decomposition method with a non-linear local step. These strategies are implemented in a research code developed for the purpose of the thesis

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Sheng, Risheng. "Application de l’approche de simulation des grandes échelles à l’évaluation des charges de vent sur les structures". Thesis, Ecole centrale de Nantes, 2017. http://www.theses.fr/2017ECDN0030/document.

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Des bâtiments de grande hauteur sont construits avec un poids et un amortissement structurel de plus en plus faibles en lien avec l'évolution des techniques de construction et des matériaux. La connaissance des charges de vent dynamiques est un enjeu important pour la conception des grands bâtiments afin de garantir leur sécurité structurelle. L'objectif de cette thèse est d’évaluer la capacité de la simulation numérique des grandes échelles (LES) à prédire les charges de vent sur les structures et d’étudier l'influence des conditions d’entrée d’une simulation LES sur ces charges. Des expériences ont été menées à échelle réduite dans la soufflerie atmosphérique NSA du CSTB afin de documenter l’écoulement atmosphérique modélisé, de caractériser son interaction avec un bâtiment et les charges de vent statiques et dynamiques résultantes. Le sillage du bâtiment a été caractérisé grâce à des mesures PIV. Les efforts globaux et les pressions locales ont été mesurés par une balance et des prises de pression à haute fréquence. Ces expériences en soufflerie ont permis de développer un générateur de conditions amont (GCA) pour la simulation LES, visant à reproduire les principales caractéristiques de la turbulence dans la couche limite. La base de données constituée a également permis de qualifier les résultats des simulations LES réalisées avec le code OpenFOAM dans la configuration de l’expérience. L’utilisation du nouveau GCA et d’un générateur dégradé qui ne respecte pas toutes les caractéristiques de l'écoulement a permis de montrer la nécessité de bien reproduire les caractéristiques du vent incident pour accéder aux charges dynamiques sur le bâtiment
High-rise buildings are built with increasingly low weight and structural damping in relation to the evolution of construction techniques and materials. The understanding of dynamic wind loads is an important issue for the design of high-rise buildings in order to guarantee their structural safety. The objective of the present work is to assess the ability of large eddy simulation (LES) to predict wind loads on structures and to investigate the influence of the inflow boundary conditions of a LES simulation on these loads. Experiments were carried out at a small scale in the NSA atmospheric wind tunnel of CSTB to document the modeled atmospheric boundary layer, to characterize its interaction with a building and the resulting static and dynamic wind loads. The wake flow around the building has been characterized by PIV measurements. Global and local wind loads were measured by a high frequency force balance and high frequency pressure taps. These wind tunnel experiments allowed for the development of an inflow turbulence generator for the LES simulation,which was aimed at reproducing the main characteristics of turbulence in the boundary layer. The database also made it possible to assess the quality of the results of the LES simulations carried out with the OpenFOAM code in the same configuration as the experiment. The use of both the new turbulence generator and a degraded one that does not account for all the characteristics of the flow has made it possible to show the necessity to reproduce the characteristics of the upstream wind flow in order to access the dynamic wind loads on the building

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Solak, Ilkay. "Simulation numérique directe et analyse des grandes échelles d'une couche limite turbulente". Electronic Thesis or Diss., Université de Lille (2018-2021), 2018. http://www.theses.fr/2018LILUI029.

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Cette étude est à l’intersection de deux problématiques que sont (i) la description des structures cohérentes d’une couche limite turbulente et (ii) les méthodes numériques adaptées pour le calcul haute performance de ces écoulements. Les principaux objectifs sont de caractériser les grandes structures de la turbulence et de développer de nouveaux outils numériques pour la simulation de couches limites turbulentes. Une nouvelle simulation numérique directe de couche limite turbulente de plaque plane est réalisée avec le code Incompact3d. Une relation entre les structures cohérentes attachées à la paroi et le spectre d'énergie dans une couche limite turbulente est établie et comparée à une étude antérieure basée sur des résultats expérimentaux. Une application particulière de la méthode de squelettisation est proposée pour établir des statistiques plus précises des structures cohérentes de la turbulence. Les statistiques des structures grandes échelles de vitesse longitudinale (LSM) et les différents composantes des tensions de Reynolds turbulent instantanées (quadrants) sont comparées. Dans un second temps, un nouveau module de tests est implémenté dans le solveur Navier-Stokes incompressible développé en interne. La performance de ce nouveau code est analysée. Les problèmes de stabilité à nombre de Reynolds élevé sont abordés et certaines solutions sont proposées
This work lies at the intersection of two problems concerning turbulence (i) the description of coherent structures of turbulent boundary layer flow and (ii) the numerical methods for high-performance computing of these flows. The main objectives are to analyze coherent structures and to develop new numerical tools to be used in turbulence research with a special focus on the turbulent boundary layers. A new direct numerical simulation of a turbulent boundary layer flow over a flat plate is conducted with the code Incompact3d. A relationship between attached flow structures and the streamwise energy spectra in a turbulent boundary layer has been established similarly to an earlier experimental study. A novel application of the skeletonization method is proposed to obtain detailed statistics of coherent structures. Statistics of large-scale motions (LSM) and Reynolds Shear Stress quadrant structures are compared. In the second part, a new test-suite is implemented to the in-house incompressible Navier-Stokes solver. Performance of the code is analyzed. The stability problems at high Reynolds numbers are addressed and some solutions are proposed

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Miet, Rollet Pascale. "Simulation des grandes échelles sur maillages non-structurés pour géométries complexes". Ecully, Ecole centrale de Lyon, 1997. http://www.theses.fr/1997ECDL0045.

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Ce travail est consacré à la simulation numérique d'écoulements turbulents en fluide visqueux incompressible par simulation des grandes échelles. Destinés à traiter des géométries complexes, les développements sont réalisés dans le cadre de la méthode des éléments finis pour maillages non-structures. Un schéma numérique centre et co-localisé, précis au second ordre en temps et en espace, est mis en œuvre pour résoudre les équations de Navier-Stokes tridimensionnelles et instationnaires. Afin d'évaluer l'impact du schéma d'avancement en temps et de la discrétisation spatiale, des comparaisons avec d'autres algorithmes sont effectuées dans le cadre de la turbulence homogène isotrope et de l'écoulement en canal plan à faible nombre de Reynolds. Parmi les modèles de sous-maille testés en turbulence homogène isotrope, plusieurs modèles dynamiques localisés ont été examinés, en vue de simulation en géométrie complexe. Le modèle dynamique localisé de piomelli-liu a alors été sélectionné. En introduisant une moyenne temporelle, ce modèle s'adapte en effet localement aux transferts d'énergie de sous-maille. Nous examinons les résultats alors obtenus en canal plan en maillage totalement non-structuré à un nombre de Reynolds de 20 000. Enfin, cet outil de simulation est appliqué à un écoulement en faisceau de tubes. L'analyse des résultats met en évidence un accord très satisfaisant avec les données expérimentales, en ce qui concerne les propriétés statistiques et les termes de production de l'énergie cinétique turbulente résolue.

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Puggelli, Stefano. "Vers une approche unifiée pour la simulation aux grandes échelles d'écoulements réactifs, diphasiques et turbulents". Thesis, Normandie, 2018. http://www.theses.fr/2018NORMR013/document.

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Resumen

Les limitations récentes imposées par ICAO-CAEP, qui règlent les émissions de NOx, mènent à l’implémentation du concept de combustion lean dans les moteurs aéronautiques. Du point de vue du design, il faudrait étudier de façon plus approfondie la combustion lean et donc la Computational Fluid Dynamics(CFD) peut être un outil essentiel à ce but. Plusieurs phénomènes sont impliqués et différentes stratégies de modélisation, avec des différences en termes de coûts de calcul, sont disponibles. Néanmoins, jusqu'à présent, peu d'outils numériques peuvent prendre en compte les effets de la préparation du combustible liquide dans les calculs réactifs. Les conditions limites d’atomisation sont normalement déterminées par des approches corrélatives qui ne couvrent pas toutes les conditions de fonctionnement et les caractéristiques géométriques des brûleurs aéronautiques. Cependant, comme on peut lire dans la première partie de ma thèse, où plusieurs études de cas de littérature sont analysées, l'impact de la préparation du combustible liquide peut être extrêmement important. Les considérations basées sur des approches corrélatives ne sont pas fiables. Des méthodes prédictives focalisées sur l'atomisation du combustible sont nécessaires. Cette activité de recherche vise donc à développer un outil numérique général, utilisable dans le domaine industriel et capable de modéliser la phase liquide de son injection jusqu'à la génération d'un spray dispersé. Le modèle ELSA (Eulerian Lagrangian Spray Atomization), basé sur une approche eulérienne dans la région dense et une lagrangienne dans la zone diluée, a été choisi à ce but. Le solveur traite le combustible liquide jusqu'à la génération d'une phase dispersée et prend en compte le processus d’atomisation par l'introduction de la densité d'interface liquide-gaz. Néanmoins, si on applique cette méthode dans un environnement réactif fortement turbulent comme un brûleur aéronautique on peut rencontrer plusieurs limites. Par conséquent, on a dédié une attention particulière tout d’abord à l'étude du terme de flux turbulent à l'intérieur de l'équation de la fraction volumique liquide. Cette quantité est d'une importance primaire pour un écoulement turbulent, avec des vitesses de glissement élevées entre ses phases. Une nouvelle fermeture de second ordre pour cette variable est proposée et validée sur un cas de jet en crossflow. Ensuite, pour gérer un environnement réactif, un nouveau modèle d'évaporation est intégré dans le code et évalué par rapport aux résultats expérimentaux. Enfin, une autre méthode de dériver la distribution de la taille des gouttes dans le contexte ELSA pour l'injection lagrangienne est présentée et validée avec des simulations DNS. Pour conclure, ce travail introduit une nouvelle méthode pour une description unifiée de la combustion et de l’atomisation dans les calculs CFD. L'approche proposée devrait conduire à une description complète de l'évolution du combustible et à une caractérisation plus pertinente de l'écoulement réactif. Plusieurs aspects qui sont également mis en évidence sont améliorables et peuvent offrir des suggestions pour d’ultérieurs travaux
The recent limitations imposed by ICAO-CAEP, regulating NOx emissions, are leading to the implementation of lean burn concept in the aero-engine framework. From a design perspective, a depth insight on lean burn combustion is required and Computational Fluid Dynamics (CFD) can be a useful tool for this purpose. Several interacting phenomena are involved and various modelling strategies, with huge differences in terms of computational costs, are available. Nevertheless, up to now few numerical tools are able to account for the effects of liquid fuel preparation inside reactive computations. Spray boundary conditions are normally determined thanks to correlative approaches that are not able to cover the wide range of operating conditions and geometrical characteristics of aero-engine burners. However, as highlighted in the first part of the dissertation, where several literature test cases are analysed through numerical calculations, the impact of liquid preparation can be extremely important. Considerations based on correlative approaches may be therefore unreliable. More trustworthy predictive methods focused on fuel atomization are required. This research activity is therefore aimed at developing a general numerical tool, to be used in an industrial design process, capable of modelling the liquid phase from its injection till the generation of a dispersed spray subject to evaporation. The ELSA (Eulerian Lagrangian Spray Atomization) model, which is based on an Eulerian approach in the dense region and a Lagrangian one in the dilute zone, has been chosen to this end. The solver is able to deal with pure liquid up to the generation of a dispersed phase and to account for the breakup process through the introduction of the liquid-gas interface density. However, several limitations of such method arise considering its application in a highly swirled reactive environment like an aero-engine burner. Therefore, particular attention has been here devoted first to the study of the turbulent liquid flux term, inside the liquid volume fraction equation. This quantity is of paramount importance for a swirled flow-field, with high slip velocities between phases. A completely innovative modelling framework together with a new second order closure for this variable is proposed and validated on a literature jet in crossflow test case. Then, to handle a reactive environment, a novel evaporation model is integrated in the code and assessed against experimental results. Finally, an alternative way to derive the Drop Size Distribution (DSD) in ELSA context for the lagrangian injection is presented and assessed by means of Direct Numerical Simulations. Ultimately, this work introduces an innovative framework towards a uni- fied description of spray combustion in CFD investigations. The proposed approach should lead to a comprehensive description of fuel evolution in the injector region and to a proper characterization of the subsequent reacting flow-field. Several improvable aspects are also highlighted, pointing the way for further enhancements

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Özel, Ali. "Simulation aux grandes échelles des lits fluidisés circulants gaz-particule". Thesis, Toulouse, INPT, 2011. http://www.theses.fr/2011INPT0090/document.

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Les simulations numériques des équations d’Euler deux-fluides réalisé sur des maillages grossiers éliminent les structures fins d’écoulement gaz-solide dans les lits fluidisés. Pour précisément estimer l’hydrodynamique globale de lit, il faut proposer une modélisation qui prend en compte les effets de structure non-résolue. Dans ce but, les maillages sont raffinés pour obtenir le résultat de simulation pleinement résolue ce que les grandeurs statistiques ne modifient plus avec un autre raffinement pour le lit fluidisé périodique dilué gaz-particules sur une géométrie 3D cartésienne et ce résultat est utilisé pour tests "a priori". Les résultats de tests "a priori" montrent que l’équation filtrée de la quantité de mouvement est effectuée mais il faut prendre en compte le flux de la fraction volumique de solide de sous-maille en raison de l’interaction locale de la vitesse du gaz et la fraction volumique de solide pour la force traniée. Nous proposons les modèles fonctionnels et structurels pour le flux de la fraction volumique de solide de sous-maille. En plus, les modèles fermetures du tenseur de sous-maille de la phase dispersée sont similaires aux modèles classiquement utilisés en écoulement turbulent monophasique. Tous les modèles sont validés par test "a priori" et "a posteriori"
Eulerian two fluid approach is generally used to simulate gas-solid flows in industrial circulating fluidized beds. Because of limitation of computational resources, simulations of large vessels are usually performed by using too coarse grid. Coarse grid simulations can not resolve fine flow scales which can play an important role in the dynamic behaviour of the beds. In particular, cancelling out the particle segregation effect of small scales leads to an inadequate modelling of the mean interfacial momentum transfer between phases and particulate shear stresses by secondary effect. Then, an appropriate modelling ac counting for influences of unresolved structures has to be proposed for coarse-grid simu-lations. For this purpose, computational grids are refined to get mesh-independent result where statistical quantities do not change with further mesh refinement for a 3-D peri-odic circulating fluidized bed. The 3-D periodic circulating fluidized is a simple academic configuration where gas-solid flow conducted with A-type particles is periodically driven along the opposite direction of the gravity. The particulate momentum and agitation equations are filtered by the volume averaging and the importance of additional terms due to the averaging procedure are investigated by budget analyses using the mesh independent result. Results show that the filtered momentum equation of phases can be computed on coarse grid simulations but sub-grid drift velocity due to the sub-grid correlation between the local fluid veloc- ity and the local particle volume fraction and particulate sub-grid shear stresses must be taken into account. In this study, we propose functional and structural models for sub- grid drift velocity, written in terms of the difference between the gas velocity-solid volume fraction correlation and the multiplication of the filtered gas velocity with the filtered solid volume fraction. Particulate sub-grid shear stresses are closed by models proposed for single turbulent flows. Models’ predictabilities are investigated by a priori tests and they are validated by coarse-grid simulations of 3-D periodic circulating, dense fluidized beds and experimental data of industrial scale circulating fluidized bed in manner of a posteriori tests

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Demjancukova, Libuse. "Simulation numérique de l'écoulement sanguin dans les artères souples de grandes dimensions". Aix-Marseille 2, 2007. http://theses.univ-amu.fr.lama.univ-amu.fr/2007AIX22110.pdf.

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La thèse est dédiée à la modélisation numérique du couplage fluide-structure dans le cadre de la biomécanique cardiovasculaire. Les artères de grandes dimensions transportant le sang sont soumises lors du cycle cardiaque à de grandes déformations entraînant un couplage mécanique important entre la paroi artérielle et l’hémodynamique. Cette interaction est accompagnée par une déformation importante de la paroi artérielle et, en conséquence, par une grande déformation du domaine occupé par le fluide. La formulation des équations de Navier-Stokes est basée sur l’ALE et une méthode de projection de Yosida est utilisée pour la résolution du problème. Pour la modélisation de la paroi artérielle, nous adoptons deux modèles purement phénomènologiques et un modèle composite incluant des fibres et leur orientations. Le couplage entre ces deux milieux est réalisé par une approche classique de point fixe dans le sens fort. De nombreux tests de validation complètent chaque implémentation EF
The purpose of the PhD thesis is the numerical modelling of the problem arising from the interaction between the hemodynamics and the dynamics of the arterial wall in compliant large sized arteries. This interaction of two different continua is accentuated by a relatively large deformation of the arterial wall during one cardiac cycle that results in non negligible deformation of the fluid domain. Consequently, the incompressible Navier-Stokes equations have to be solved on a moving domain and the geometrical nonlinearity have to be included in the dynamic equilibrium of the structure. The formulation of the fluid equations is based on the ALE description and for the resolution of the problem, we chosen Yosida projection method. The arterial wall was modelled using two purely phenomenological, isotropic models and also by a composite macroscopic model with fibres. The interaction between both continua was realized via partitioned, strong coupling with static or dynamic relaxation applied to the structure displacement

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Bertier, Nicolas. "Simulation des grandes échelles en aérothermique sur des maillages non-structurés généraux". Paris 6, 2006. http://www.theses.fr/2006PA066006.

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Sengissen, Aloïs Poinsot Thierry. "Simulation aux grandes échelles des instabilités de combustion vers le couplage fluide/structure /". Toulouse : INP Toulouse, 2007. http://ethesis.inp-toulouse.fr/archive/00000246.

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Cresta, Philippe. "Décomposition de domaine et stratégies de relocalisation non-linéaire pour la simulation de grandes structures raidies avec flambage local". Phd thesis, École normale supérieure de Cachan - ENS Cachan, 2008. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00363656.

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Le travail porte sur la description et l¤évaluation de stratégies adaptées pour la simulation de grandes structures avec non-linéarités non équitablement réparties, tel le flambage local dans les structures aéronautiques. Une stratégie dite de « relocalisation nonlinéaire » est présentée, permettant l¤introduction de schémas de résolution non-linéaire par sous-structure au sein des méthodes de décomposition de domaine classiques. Deux types de conditions aux limites sont proposés pour les problèmes locaux indépendants. Les résultats en termes de performances sont présentés sur des exemples de structures représentatives des cas industriels. Enfin, une stratégie de résolution multiéchelle s¤appuyant sur une décomposition micro/macro des champs d¤interface est proposée pour la résolution des problèmes linéarisés obtenus pour les structures de plaques et coques. Son application dans le cadre non-linéaire est présentée, ainsi que les perspectives de recherche ouvertes par ces travaux.

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Sengissen, Aloïs. "Simulation aux grandes échelles des instabilités de combustion : vers le couplage fluide / structure". Phd thesis, Toulouse, INPT, 2006. http://oatao.univ-toulouse.fr/7428/1/sengissen1.pdf.

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Afin de pouvoir satisfaire aux normes de pollutions, les turbines à gaz actuelles sont contraintes à fonctionner dans un régime pauvre. Le mode de combustion qui en résulte peut présenter des instabilités susceptibles de dégrader la durée de vie des composants de la structure. Malheureusement, ces instabilités sont totalement imprévisibles à l'aide des méthodes d'ingénierie classiques. Le but de cette thèse est de démontrer le potentiel de l'approche de la Simulation aux Grandes Echelles (LES) pour prédire ces instabilités et évaluer leur impact sur la structure. Avant de procéder au couplage proprement dit, de nombreux phénomènes sont à éclaircir, tels que le rôle des fluctuations de richesse dans le caractère instationnaire de la réaction, ou l'influence des conditions limites thermiques sur les régimes instables. Ce travail de thèse montre une validation de la LES sur un brûleur-test développé spécifiquement à l'Université of Twente (Pays bas) dans le cadre du projet Européen DESIRE. Après comparaison avec les données expérimentales (LDV et chemiluminescence CH*), nous démontrerons l'influence des conditions limites thermiques non seulement sur la fréquence mais aussi sur l'amplitude des modes instables. Ensuite, il sera mis en évidence que les ondes acoustiques se propageant dans les conduits d'air lors du forçage de la ligne de fuel modifient de façon significative la perturbation de richesse réellement perçue par la flamme. Sa réponse sera en outre caractérisée en détail (linéarité). Enfin, les résultats d'un prototype de couplage entre la LES (AVBP) et un code de structure (ANSYS) seront présentés.

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Delcayre, Franck. "Étude par simulation des grandes échelles d'un écoulement décollé : la marche descendante". Grenoble INPG, 1999. http://www.theses.fr/1999INPG0007.

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L'ecoulement turbulent en aval d'une marche descendante est etudie par simulation numerique des grandes echelles. Une etude prealable sur la caracterisation des tourbillons coherents dans divers ecoulements academiques est realisee. Elle a conclu a la superiorite du champ du second invariant du tenseur des gradients de vitesse pour isoler ces tourbillons et permettre ainsi un meilleur suivi de la dynamique tourbillonnaire. La partie importante de cet ouvrage est consacree a l'etude de la marche descendante. Une revue des principales etudes realisees nous a permis de choisir une configuration bien documentee en donnees statistiques afin de valider le calcul realise. Cette validation ayant ete effectuee, notre interet s'est porte ensuite sur les specificites des ecoulements decolles que l'on retrouve dans des comportements atypiques de certaines grandeurs moyennes. L'examen des tourbillons coherents a fait l'objet d'une attention particuliere. Le comportement de tourbillons de kelvin-helmholtz a ete mis en parallele avec celui observe dans les couches de melanges planes avec alternance de trois regimes d'appariements distincts. De plus, la generation de tourbillons en forme de a pu etre mise en lumiere. Ces tourbillons, generes juste en aval de la marche, se reflechissent sur la paroi inferieure, et sont transportes vers l'aval temoignant de la persistance de structures de grande echelle en aval du rattachement. Finalement, trois frequences dominantes ont pu etre caracterisees et correspondent aux modes fondamental, sous-harmonique et de battement.

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Griman, Fabien. "Méthodes de filtrage explicite pour la Simulation des Grandes Echelles en maillages non structurés". Paris 6, 2011. http://www.theses.fr/2011PA066091.

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Le développement d’une méthode de filtrage explicite pour la simulation des grandes échelles des écoulements turbulents est présenté. Elle consiste en l’application directe d'un opérateur de filtrage discret au cours de la simulation, l'opérateur de filtrage effectif n'étant plus alors supposé comme résultant implicitement des effets conjugués de la discrétisation spatiale et du schéma numérique. La méthode retenue reprend le cadre des méthodes de déconvolution approchée complétée par une adaptation du modèle de Smagorinky. Deux procédures d'évaluation du coefficient du modèle sont proposées: une procédure dynamique et une procédure analytique couplée à une caractérisation discrète de l’opérateur de moyenne volumique utilisé pour réaliser le filtrage explicite. Des simulations ont été conduites sur des cas de turbulence homogène isotrope et d'écoulement autour d'un cylindre afin d’évaluer l’influence des différents paramètres de la méthode et d'illustrer ses effets stabilisants

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Ndombo, Jean-Marc. "Modélisation numérique d'un écoulement anisotherme dans un té de mélange par simulation des grandes échelles". Thesis, Aix-Marseille, 2013. http://www.theses.fr/2013AIXM4370/document.

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Les fluctuations thermiques présentes dans les tés de mélange provoquent des contraintes thermiques qui peuvent mener à l'apparition de fissures qui se propagent plus ou moins rapidement dans la structure. Une possibilité pour réduire ces risques est d'installer des mélangeurs statiques (statics mixers) pour accroître le mélange. Une telle technologie a été utilisée par Utveckling AB depuis 1980 dans des installations nucléaires. Toutefois, ces technologies sont très coûteuses. C'est pour cette raison que plusieurs investigations numériques ont été faites pour prédire les fluctuations de température causées par le mélange turbulent dans cette configuration d'écoulement. On effectue la simulation numérique de l'écoulement sur deux types de té de mélange. L'un avec des bords droits et une paroi en Plexiglas, et l'autre avec des bords arrondis et une paroi en inox 304L. Dans le premier cas la condition de paroi est adiabatique et dans le second cas on effectue un couplage entre le code CFD (Computational Fluid Dynamic) Code_Saturne et le code SYRTHES pour l'analyse de la température dans le solide. L'apport principal de la thèse est la détermination des statistiques temporelles d'ordre élevé dans une configuration aussi complexe. En effet, les équations de transport de l'énergie cinétique turbulente, de la variance de la température et des flux thermiques turbulents sont déterminées dans les deux configurations (adiabatique et avec des parois en inox), ce qui montre l'influence de la paroi sur le transfert de chaleur en région proche paroi
Thermal fluctuations present in mixing tees cause thermal stresses that can lead to the appearation of cracks, which spread more or less quickly in the structure. One possibility to reduce these risks is to set static mixers (statics mixers) to increase the mixture. Such technology has been used by Utveckling AB since 1980 in nuclear installations. However, these technologies are very expensive. It is for this reason that many numerical investigations have been made to predict temperature fluctuations caused by turbulent mixing in this configuration flow. The resolution of the conservation equations is made with a finite volume approach using large eddy simulation or LES . The subgrid models used are Smagorinsky, WALE (Wall Adapted Local Eddy) and dynamic Smagorinsky. The SGDH model (Simple Gradient Di? Usion Hypothesis) is used for modeling greeting thermal subgrid and the turbulent Prandtl number is fixed one. Generation turbulence input field is made using the SEM method (Synthetic Eddy Method). The main contribution of this thesis is the determination of time turbulent statistic in a complex configuration. Indeed, the transport equations of turbulent kinetic energy, temperature variance and turbulent heat flux are determined in both configurations (adiabatic walls and stainless steel), which shows the influence of the wall on heat transfer in near-wall region

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SALINAS, VAZQUEZ MARTIN. "Simulation des grandes échelles d'écoulements dans les canaux de refroidissement de moteur fusée". Grenoble INPG, 1999. http://www.theses.fr/1999INPG0185.

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On presente des resultats de simulation des grandes echelles appliquee aux ecoulements turbulents compressibles sur une paroi chauffee. On se concentre principalement sur les ecoulements dans les conduits de section carree ou rectangulaire. On considere successivement le cas ou les quatre parois du conduit sont a la meme temperature et le cas ou une temperature plus elevee est imposee sur l'une des parois. De facon a pouvoir simuler ces ecoulements en conduit avec fort flux de chaleur, le travail a tout d'abord consiste en le developpement d'un code de calcul simulant les equations de navier-stokes compressibles tridimensionnelles base sur des coordonnees curvilignes dans les trois directions d'espace. Une des caracteristiques de l'ecoulement moyen dans les conduits carres ou rectangulaires est l'apparition de flux secondaire correspondant a une vitesse moyenne transverse a l'ecoulement de base. Meme si l'intensite de ces flux reste faible, ces derniers jouent un role primordial dans la dynamique de l'ecoulement. On observe egalement sur les contraintes de reynolds une dissymetrie sur les contraintes normales et la generation de contraintes tangentielles secondaires. L'imposition du chauffage a une forte influence sur les mecanismes d'ejections a partir de la paroi chauffee. De forts flux secondaires sont associes a un transport de fluide froid du centre du canal vers la paroi chauffee qui, par des mecanismes d'expansion, implique une intensification des ejections qui se concentrent au voisinage du plan median de la paroi chauffee. Les ejections sont associees a la formation de point d'inflexion generalise qui par instabilite donne naissance a des tourbillons en epingle a cheveux sont etires par l'ecoulement moyen et qui sont concentres autour du plan median. L'ejection transporte du fluide chaud vers le centre du conduit, tandis que les flux secondaires injectent eux, vers la paroi chaude, du fluide froid provenant de la partie centrale du conduit. L'interaction entre ces gaz a differentes temperatures est a l'origine d'importants phenomenes de transfert de chaleur. Finalement, on a fait une simulation des grandes echelles d'un conduit carre dans lequel l'ecoulement se developpe spatialement. La condition d'entree est generee par un calcul temporel, qui presente l'avantage d'une entree realiste possible avec des structures turbulentes developpees. Meme s'il existe encore certains problemes de conditions de frontiere, ce type de calculs nous a permis d'observer l'effet sur la turbulence d'un flux de chaleur qui est allume dans un endroit donne.

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Auzillon, Pierre. "Modélisation de la structure et de la dynamique des flammes pour la simulation aux grandes échelles". Phd thesis, Ecole Centrale Paris, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00685877.

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Dans le contexte actuel, pour diminuer la consommation de fuel et les émissions de polluants comme le CO2 ou les NOx, les chambres de combustion aéronautiques de nouvelle génération sont basées sur la combustion partiellement prémélangée pauvre. La simulation numérique de ce type de chambre nécessite de prédire avec précision la température, la dynamique de flamme et la formation de polluants. Comme l'écoulement est fortement instationnaire, l'utilisation de la simulation aux grandes échelles s'avère nécessaire. C'est dans ce contexte que nous avons développé le modèle F-TACLES (Filtered Tabulated Chemistry for Large Eddy Simulation). Ce modèle se base sur un filtrage a priori de flammelettes calculées en prenant en compte les effets liés à la chimie détaillée. Il permet alors d'améliorer la prédiction des polluants et de la température tout en prenant en compte les contributions résolues et de sous maille de plissement, garantissant ainsi la bonne prédiction de la vitesse de propagation de la flamme. F-TACLES est appliqué à deux configurations d'injecteurs industriels étudiés expérimentalement : les chambres PRECCINSTA et MOLECULES. Sur le plan de la prédiction de la dynamique de flamme, le développement de F-TACLES a induit une réflexion plus générale sur la combustion en LES. En effet, l'ensemble des méthodes de simulation de la combustion introduisent un épaississement artificiel de la flamme afin de pouvoir la résoudre sur le maillage de calcul. L'impact de cet épaississement est étudié pour les approches TFLES (Thicken Flame for Large Eddy Simulation) et F-TACLES dans le cadre simplifié de la combustion prémélangée. Pour cela, une approche analytique ainsi que des simulations laminaires et turbulentes sont réalisées et comparées à des simulations directes (Direct Numerical Simulation) et à des données expérimentales. Pour finir, la chambre de combustion d'un hélicoptère est simulée avec l'approche F-TACLES pour reproduire et comprendre l'effet d'une modification géométrique observée expérimentalement.

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Alimi, Jean-Michel. "Contributions : instabilite gravitationnelle dans un univers en expansion et formation des grandes structures, effets ponderomoteurs dans les plasmas magnetises". Paris 6, 1987. http://www.theses.fr/1987PA066234.

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Analyse de la fonction de correlation spatiale des galaxies, obtenue a partir de catalogues de galaxies, selon differentes procedures. La distribution des galaxies isolees dans le catalogue cfa est etudiee. Etude du collapse gravitationnel non lineaire de particules sans collision, du point de vue analytique et numerique. On montre l'importance du traitement tridimensionnel de ces processus gravitationnels et quelles peuvent en etre les consequences sur la formation des galaxies

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Guedot, Lola. "Développement de méthodes numériques pour la caractérisation des grandes structures tourbillonnaires dans les brûleurs aéronautiques : application aux systèmes d'injection multi-points". Thesis, Rouen, INSA, 2015. http://www.theses.fr/2015ISAM0017/document.

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La réduction des émissions polluantes des turboréacteurs nécessite une plus grande maîtrise du dimensionnement du système d’injection du mélange air-carburant au sein de la chambre de combustion.L’objectif de la thèse est d’améliorer la compréhension de la dynamique des écoulements swirlés, rencontrés dans les chambres aéronautiques. La simulation aux grandes échelles, qui exploite les super-calculateurs les plus puissants, est devenue un outil d’analyse incontournable. Cependant, la taille des simulations et le volume de données générées rendent difficile l’extraction des phénomènes à grande échelle. A cette fin, de nouvelles méthodes de post-traitement parallèles qui permettent d’accéder à l’évolution temporelle des structures tourbillonnaires dans des géométries complexes sont proposées.Ces méthodes sont appliquées à l’étude de la dynamique de flammes swirlées diphasiques dans lesquelles les structures cohérentes interagissent avec la zone réactive et le brouillard de gouttes
The reduction of pollutant emissions of aeronautical devices requires to optimize the design of the injection systems in the combustion chamber. The objective of this work is to improve the understandingof the flow dynamics in swirl stabilized burners. Large Eddy Simulation has become a major tool for the analysis of such flows. The steady increase in computational power enables to perform high-fidelity simulations, that generates a large amount of data, making it difficult to extract relevant information regarding the large scale phenomena. To this aim, massively parallel post-processing methods, suited for complex geometries, were developed in order to extract large-scale structures in turbulent flows. These methods were applied to simulations of spray flames in swirl burners, to get a better insight of how the large scale structures interact with the flame topology and the spray dynamics

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Mehl, Cédric. "Simulation aux Grandes Echelles et chimie complexe pour la modélisation de la structure chimique des flammes turbulentes". Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2018. http://www.theses.fr/2018SACLC052/document.

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La Simulation aux Grandes Echelles (SGE) est appliquée à des brûleurs industriels pour prédire de nombreux phénomènes physiques complexes, tel que l’allumage ou la formation de polluants. La prise en compte de réactions chimiques détaillées est alors indispensable pour obtenir des résultats précis. L’amélioration des moyens de calculs permet de réaliser des simulations de brûleurs avec une chimie de plus en plus détaillée. La principale problématique est le couplage entre les réactions chimiques et l’écoulement turbulent. Bien que la dynamique de flamme soit souvent bien reproduite avec les modèles actuels, la prédiction de phénomènes complexes comme la formation de polluants reste une tâche difficile. En particulier, des études ont montré que l’influence du plissement de sous-maille sur la structure chimique des flammes n’était pas prise en compte de manière précise. Deux modèles basés sur le filtrage explicite des fronts de flammes sont étudiés dans cette thèse afin d’améliorer la prédiction de polluants en combustion turbulente prémélangée : (i) le premier modèle met en jeu une méthode de déconvolution des variables filtrées ; (ii) le second modèle implique l’optimisation de la chimie pour obtenir des flammes turbulentes filtrées. L’objectif de la thèse est d’obtenir une prédiction précise des polluants à coût de calcul réduit
Large Eddy Simulation (LES) is applied to industrial burners to predict a wide range of complex physical phenomena, such as flame ignition and pollutants formation. The prediction accuracy is tightly linked to the ability to describe in detail the chemical reactions and thus the flame chemical structure. With the improvement of computational clusters, the simulation of industrial burners with detailed chemistry becomes possible. A major issue is then to couple detailed chemical mechanisms to turbulent flows. While the flame dynamics is often correctly simulated with stateof- the-art models, the prediction of complex phenomena such as pollutants formation remains a difficult task. Several investigations show that, in many models, the impact of flame subgrid scale wrinkling on the chemical flame structure is not accurately taken into account. Two models based on explicit flame front filtering are explored in this thesis to improve pollutants formation in turbulent premixed combustion: (i) a model based on deconvolution of filtered scalars; (ii) a model involving the optimization of chemistry to reproduce filtered turbulent flames. The objective of the work is to achieve high accuracy in pollutants formation prediction at low computational costs

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Watteaux, Romain. "Détection des grandes structures turbulentes dans les couches de mélange de type Rayleigh-Taylor en vue de la validation de modèles statistiques turbulents bi-structure". Phd thesis, École normale supérieure de Cachan - ENS Cachan, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00669707.

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Cette thèse a pour objectif de détecter les structures turbulentes aux grandes échelles présentes dans une couche de mélange de type Rayleigh-Taylor incompressible à faible nombre d'Atwood. Diverses grandeurs statistiques conditionnées par la présence de ces structures ont été obtenues, et il est désormais possible de les comparer avec les résultats des modèles statistiques turbulents dits bi-structure, tel le modèle 2SFK développé au CEA. Afin de réaliser les simulations numériques directes du mélange turbulent, un code numérique tridimensionnel incompressible à densité variable a été développé. Ce code a été parallélisé dans les trois directions. Plusieurs méthodes de détection de structure ont été conçues et testées. Bien que toutes ces méthodes présentent différents intérêts, seule la plus efficace vis-à-vis de nos critères de détection a été gardée pour faire des simulations à forte résolution (plus d'un milliard de mailles, 1024^3). Un filtrage temporel de la vitesse verticale est utilisé dans cette méthode de détection afin de : 1) corriger les distorsions dues aux points d'arrêt et zones de recirculation dans l'écoulement, 2) minimiser l'effet de la turbulence aux petites échelles et mieux mettre en évidence les grandes échelles, 3) introduire un effet mémoire permettant de prolonger la bimodalité du champ de détection depuis les zones laminaires extérieures jusqu'au centre de la zone de mélange turbulent. Plusieurs simulations numériques directes 1024^3 ont été effectuées. Les résultats viennent conforter ceux obtenus avec le modèle bi-structure 2SFK et justifient une étude plus poussée des grandeurs statistiques en vue de sa validation.

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Mathey, Fabrice. "Ecoulements cisaillés réactifs : étude par modélisation sous-maille du mélange et simulation numérique des grandes échelles". Université Joseph Fourier (Grenoble), 1997. http://www.theses.fr/1997GRE10215.

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Le formalisme de la simulation des grandes echelles (les) pour l'etude des ecoulements turbulents est presente. Des tests, en configuration de turbulence homogene isotrope et de couche de melange temporelle, mettent en evidence le comportement des differents modeles de viscosite turbulente vis-a-vis de la dissipation generee par les correcteurs de flux du schema ppm. Une solution est proposee permettant d'eviter une dissipation numerique trop importante pour les ecoulements en turbulence developpee et d'eviter le developpement d'instabilites numeriques dues aux conditions initiales. Les modeles de melange sous-maille specifiques aux ecoulements reactifs sont ensuite presentes. Deux approches sont en particulier retenues. Une approche stochastique, permettant de reconstruire jusqu'aux plus petites echelles l'evolution d'un champ de scalaire : le lem (linear eddy model). On montre que cette approche permet en particulier de reproduire des lois d'echelles observees dans les experiences et s'ecartant des theories classiques du melange. Puis une approche probabiliste ou la structure du champ a petite echelle est presumee a partir d'une fonction de densite de probabilite. Cette derniere approche necessite la modelisation de la variance sous-maille de la fraction de melange. Pour cela, une nouvelle modelisation est presentee, permettant des simulations les sans parametres ajustable. Ce modele est valide par des tests a priori a partir de simulations lem a grands nombres de reynolds, puis par des simulations de couche de melange temporelle reactive. Dans ce dernier cas, les resultats obtenus lors des phases de transition et de turbulence developpees sont compares aux experiences de la litterature. On montre que les quantites de produits sont correctement representees par le modele sous-maille de melange. Ces simulations permettent de mettre en evidence les mecanismes de la transition de melange et le role des tourbillons longitudinaux.

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Llau, Antoine. "Méthodes de simulation du comportement mécanique non linéaire des grandes structures en béton armé et précontraint : condensation adaptative en contexte aléatoire et représentation des hétérogénéités". Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2016. http://www.theses.fr/2016GREAI029/document.

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Les structures en béton et béton armé de grandes dimensions, en particulier les enceintes de confinement, peuvent être sujettes à de la fissuration localisée suite à leur vieillissement ou dans le cas d’une forte sollicitation (APRP, par exemple). Afin d’optimiser les actions de maintenance, il est nécessaire de disposer d’un modèle prédictif de l’endommagement du béton. Ce phénomène se produit à une échelle matériau relativement petite et un modèle prédictif nécessite un maillage fin et une loi de comportement non linéaire. Hors ce type de modélisation ne peut être directement appliquée sur une structure de génie civil de grande échelle, le calcul étant trop lourd pour les machines actuelles.Une méthode de calcul est proposée, qui concentre l’effort de calcul sur les zones d’intérêt (parties endommagées) de la structure en éliminant les zones non endommagées. L’objectif est ainsi d’utiliser la puissance de calcul disponible pour la caractérisation des propriétés des fissures notamment. Cette approche utilise la méthode de condensation statique de Guyan pour ramener les zones élastiques à un ensemble de conditions aux limites appliquées aux bornes des zones d’intérêt. Lorsque le système évolue, un système de critères permet de promouvoir à la volée des zones élastiques en zones d’intérêt si de l’endommagement y apparaît. Cette méthode de condensation adaptative permet de réduire la dimension du problème non linéaire sans altérer la qualité des résultats par rapport à un calcul complet de référence. Cependant, une modélisation classique ne permet pas de prendre en compte les divers aléas impactant le comportement de la structure : propriétés mécaniques, géométrie, chargement… Afin de mieux caractériser ce comportement en tenant compte des incertitudes, la méthode de condensation adaptative proposée est couplée avec une approche de collocation stochastique. Chaque calcul déterministe nécessaire pour caractériser les incertitudes sur les grandeurs d’intérêt de la structure est ainsi réduit et les étapes de prétraitement nécessaires à la condensation sont elles-mêmes mutualisées via une deuxième collocation. L’approche proposée permet ainsi de produire pour un coût de calcul limité des densités de probabilités des grandeurs d’intérêt d’une grande structure. Les stratégies de résolution proposées rendent accessibles à l’échelle locale une modélisation plus fine que celle qui pourrait s’appliquer sur l’ensemble de la structure. Afin de bénéficier d’une meilleure représentativité à cette échelle, il est nécessaire de représenter les effets tridimensionnels des hétérogénéités. Dans le domaine du génie civil et nucléaire, cela concerne au premier chef les câbles de précontrainte, traditionnellement représentés en unidimensionnel. Une approche est donc proposée, qui s’appuie sur un maillage et une modélisation 1D pour reconstruire un volume équivalent au câble et retransmettre les efforts et rigidités dans le volume de béton. Elle combine la représentativité d’un modèle 3D complet et conforme des câbles lorsque le maillage s’affine et la facilité d’utilisation et paramétrage d’un modèle 1D. L’applicabilité des méthodes proposées à une structure de génie civil de grande échelle est évaluée sur un modèle numérique d’une maquette à l’échelle 1/3 de l’enceinte de confinement interne d’un réacteur de type REP 1300 MWe à double paroi
Large-scale concrete and reinforced concrete structures, and in particular containment buildings, may undergo localized cracking when they age or endure strong loadings (LOCA for instance). In order to optimize the maintenance actions, a predictive model of concrete damage is required. This phenomenon takes place at a rather small material scale and a predictive model requires a refined mesh and a nonlinear constitutive law. This type of modelling cannot be applied directly on a large-scale civil engineering structure, as the computational load would be too heavy for the existing machines.A simulation method is proposed to focus the computational effort on the areas of interest (damaged parts) of the structure while eliminating the undamaged areas. It aims at using the available computing power for the characterization of crack properties in particular. This approach uses Guyan’s static condensation technique to reduce the elastic areas to a set of boundary conditions applied to the areas of interest. When the system evolves, a set of criteria allows to promote on the fly the elastic areas to areas of interest if damage appears. This adaptive condensation technique allows to reduce the dimension of a nonlinear problem without degrading the quality of the results when compared to a full reference simulation.However, a classical modelling does not allow to take into account the various unknowns which will impact the structural behaviour: mechanical properties, geometry, loading… In order to better characterize this behaviour while taking into account the various uncertainties, the proposed adaptive condensation method is coupled with a stochastic collocation approach. Each deterministic simulation required for the characterization of the uncertainties on the structural quantities of interest is therefore reduced and the pre-processing steps necessary to the condensation technique are also reduced using a second collocation. The proposed approach allows to produce for a reduced computational cost the probability density functions of the quantities of interest of a large structure.The proposed calculation strategies give access at the local scale to a modelling finer than what would be applicable to the full structure. In order to improve the representativeness at this scale, the tridimensional effects of the heterogeneities must be taken into account. In the civil and nuclear engineering field, one of the main issues is the modelling of prestressing tendons, usually modelled in one dimension. A new approach is proposed, which uses a 1D mesh and model to build a volume equivalent to the tendon and redistribute the forces and stiffnesses in the concrete. It combines the representativeness of a full conform 3D modelling of the tendon when the mesh is refined and the ease of use of the 1D approaches.The applicability of the proposed methodologies to a large-scale civil engineering structure is evaluated using a numerical model of a 1/3 mock-up of a double-wall containment building of a PWR 1300 MWe nuclear reactor

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Urbin, Gérald. "Étude numérique par simulation des grandes échelles de la transition à la turbulence dans les jets". Grenoble INPG, 1998. http://www.theses.fr/1998INPG0025.

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Cette etude demontre les potentialites de la technique numerique de simulation des grandes echelles pour decrire et comprendre la dynamique d'ecoulements turbulents en geometrie complexe. Elle s'interesse plus particulierement aux ecoulements de jet libre, jet confine et jets multiples de grille a haute solidite. Des simulations spatiales de la zone proche d'un jet libre, rond, a haut nombre de reynolds, sont effectuees. Malgre une evidente sensibilite aux conditions amonts, de bons accords entre nos predictions statistiques et differentes mesures experimentales sont obtenus. Les multiples structures tourbillonnaires coherentes impliquees dans la transition a la turbulence du jet sont retrouvees. On observe, alternativement, des tourbillons de forme helicoidale ou annulaire axisymetrique. On met egalement en evidence un arrangement tourbillonnaire original, qui resulte de l'inclinaison alternee et de l'appariement local de ces anneaux. Il peut etre force par une excitation ad-hoc, ce qui modifie alors radicalement le developpement du jet. Lorsqu'une excitation axisymetrique est imposee, apres que les structures annulaires se soient formees, des paires de tourbillons longitudinaux contra-rotatifs apparaissent et creent des jets lateraux. Leur nature, et leur presence dans le cas d'une excitation helicoidale, sont discutees. Une methode efficace pour controler leur nombre est developpee. On s'interesse ensuite au phenomene periodique tres basse frequence de retard-avance de transition a la turbulence qui se developpe dans le jet confine et les jets multiples de grille (phenomene generique a de nombreux ecoulements). Il s'avere dependre, non seulement des caracteristiques des zones de recirculations (pre-transition) mais egalement de l'ecoulement plus en aval (zone de stagnation post-transition, effet de pression). On met en evidence, des la grille, des mouvements transversaux et a grande echelle, de fluide. Une interpretation du phenomene est proposee.

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Shum-Kivan, Francis. "Simulation des Grandes Echelles de flammes de spray et modélisation de la combustion non-prémélangée". Phd thesis, Toulouse, INPT, 2017. http://oatao.univ-toulouse.fr/18064/1/Shum_Kivan_Francis.pdf.

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La combustion d’hydrocarbures représente encore aujourd’hui une part très majoritaire de la production d’énergie dans le monde, et en particulier dans l’industrie aéronautique. La plupart des brûleurs industriels sont alimentés par un carburant sous forme liquide, injecté directement dans la chambre de combustion, générant ainsi de fortes interactions entre le spray, l’écoulement turbulent et la flamme. Dans le but d’acquérir une meilleure compréhension de la structure complexe des flammes de spray, une étude numérique a été réalisée sur la configuration du brûleur diphasique KIAI, caractérisée de façon précise et complète expérimentalement. Une approche de type simulation des grandes échelles a été utilisée pour simuler la phase gazeuse tandis que la phase liquide était résolue selon un formalisme Lagrangien déterministe (LES-DPS). L’analyse détaillée de la structure de flamme de spray permet de mettre en exergue le rôle important de la combustion non prémélangée dans ce type de flamme. Cela a motivé dans une seconde étape le développement d’une nouvelle approche pour modéliser les flammes de diffusion turbulentes. Le modèle présenté s’appuie sur la réponse des flammes de diffusion laminaires au maillage, à l’étirement et au plissement. Le dégagement de chaleur global de la flamme a été analysé dans des configurations de complexité croissante, et la capacité du modèle à le décrire a été évaluée.

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Tabourot, Laurent. "Loi de comportement élastoviscoplastique du monocristal en grandes transformations". Phd thesis, Grenoble INPG, 1992. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00177810.

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Le but de ce travail est l'obtention d'une loi de comportement plastique à grands taux de déformationdes monocristaux métalliques à structures cubiques en accord avec les résultats expérimentaux sélectionnés dans la littératures et suffisamment maniable pour être utilisable dans un code de simulation des monocristaux et/ou dans des modèles de passage micro-macro.
Le comportement est décrit par des relations simples mais dans lesquelles les principaux mécanismes physiques sont inclus : interactions entre les dislocations de différents systèmes, génération-annihilation des dislocations, seuil d'écoulement des dislocations et viscosité du matériau.
Une identification de ce modèle est faite pour le cuivre en utilisant des résultats caractéristiques extraits de la littérature.
Pour intégrer ces relations, un programme informatique utilisant la méthode des éléments finis en trois dimensions a été spécialement conçu pour la simulation des agrégats de monocristaux. Les résultats de simulations d'essais de traction dans différentes conditions (géométrie de l'éprouvette, orientation cristalline...) sont en bon accord qualitatif avc les résultats expérimentaux (rotation du réseau, nombre et qualité des systèmes actifs, glissements accumulés) prouvant que le modèle proposé est adapté à la description du comportement plastique des monocristaux.
A l'aide du programme, l'influence des paramètres physiques du modèle sur le comportement du monocristal est également analysée.

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Bühlmann, Michael. "Suivre la formation et l'évolution des structures cosmologiques à l’aide de simulations numériques". Thesis, Université Côte d'Azur (ComUE), 2019. http://www.theses.fr/2019AZUR4064.

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Les grands relevés observationnels des dernières décennies ont conduit à imposer le modèle ΛCDM comme le modèle cosmologique privilégié pour décrire l'Univers. Dans ce modèle, la matière noire représente la principale composante de la matière de l'Univers, et sa nature inconnue représente l'un des plus grands mystères de la physique contemporaine. La modélisation dynamique de la matière noire par le biais de simulations numériques constitue désormais un outil indispensable pour contraindre ses propriétés et ses origines physiques. Dans cette thèse, nous étudions différents aspects de l’effondrement gravitationnel des perturbations dans le champ de densité initial, qui mène à une toile cosmique complexe composée de murs, filaments et halos, dans lequel les baryons se condensent et forment les riches structures que nous pouvons observer aujourd’hui. En particulier, nous utilisons des simulations cosmologiques à N-corps et employons une application Lagrangienne depuis les conditions initiales jusqu’aux positions et vitesses finales pour suivre l'évolution du fluide de matière noire. Dans un premier temps, nous utilisons les propriétés de l’espace des phases de la matière noire pour étudier l'émergence du champ de tenseur de dispersion des vitesses aux grandes échelles. Il transporte les signatures des anisotropies de l’effondrement gravitationnel, ce qui nous permet de déduire une nouvelle méthode de classification de la toile cosmique et de caractériser le champ de vitesse de la matière noire dans ces environnements effondrés. Nous montrons ensuite que l’amplitude de la dispersion de vitesse de la matière noire est en bon accord avec les vitesses aléatoires isotropes dans le gaz de baryons chauffé par chocs et traçant la distribution de matière noire. Ceci permettra d'améliorer les prédictions des températures du milieu intergalactique à partir des simulations à N-corps dans des études futures. Dans un second temps, nous nous concentrons sur l’effondrement de halos gravitationnellement liés et leur origine dans le champ de perturbation initial. Ces patchs de proto-halos jouent un rôle important pour des simulations zoom, c’est-à-dire des simulations qui concentrent les ressources de calculs sur un objet spécifique et requièrent ainsi une connaissance précise du patch Lagrangien depuis lequel cet objet se forme. Dans ce cadre nous avons développé une application Web qui permet aux utilisateurs de sélectionner des objets cibles en vue d'être re-simulés dans des catalogues de halos extraits de diverses simulations récentes, de récupérer les conditions initiales compatibles à différents codes de simulations raffinées sur leurs proto-halos associé, et de référencer ces conditions initiales dans les publications scientifiques. Enfin, nous utilisons les jeux de données disponibles de halos et proto-halos associés pour étudier la connexion entre les perturbations initiales, les propriétés intrinsèques des objets effondrés et l’influence de l’environnement à grande échelle
Observational efforts during the last decades have led to the establishment of the ΛCDM model as the standard model of our Universe. In this model, dark matter represents the majority of the matter content of the Universe, whose unknown nature poses one of the largest mysteries in physics today. A key ingredient for constraining its properties and physical origin from astronomical observations is the modeling of dark matter in cosmological simulations to understand the formation of structures and create accurate predictions. In this thesis, we study various aspects of the gravitational collapse of perturbations in the initial density field, which leads to an intricate web composed of walls, filaments, and halos, in which baryons condense and form the rich structures that we can observe today. In particular, we use cosmological Nbody simulations and exploit the Lagrangian mapping from coordinates in the initial conditions to the late time positions and velocities to follow the evolution of the dark matter fluid. In a first part, we use the phase-space properties of dark matter to study the emergence of the largescale velocity dispersion tensor field. It carries the anisotropic signature of gravitational collapse, allowing us to derive a new classification method of the cosmic web and characterize the velocity field of dark matter in these collapsed environments. We then show that the amplitude of the dark matter velocity dispersion is in good agreement with the isotropic random velocities in the shock-heated baryonic gas tracing the dark matter distribution. This will allow improved predictions of temperatures of the intergalactic medium from N-body simulations in future studies. In a second part, we focus on the collapse of gravitationally bound halos and their origin in the initial perturbation field. These proto-halo patches play an important role for zoom simulations, i.e. simulations that focus computational resources on an individual object of interest and thus require accurate knowledge about the Lagrangian patch from where the object forms. In this regard, we develop a web application, which allows users to find target objects for re-simulation in various halo catalogs of existing state-of-the-art simulations, to retrieve initial conditions for different simulation codes refined on their associated proto-halo, and to reference the initial conditions in scientific publications. Finally, we exploit the available dataset of halos and associated proto-halos to study the connection between the initial perturbations, intrinsic properties of the collapsed objects, and the influence of the large scale environment

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Sabonnadière, Emmanuel. "Une méthode mixte pour la simulation des dispositifs de grandes dimensions soumis à des perturbations électromagnétiques". Ecully, Ecole centrale de Lyon, 1990. http://www.theses.fr/1990ECDL0010.

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Le developpement de l'electronique qui utilise des signaux de plus en plus rapides a des niveaux eleves produit des perturbations de compatibilite electromagnetique (cem) dans des dispositifs metalliques de grandes dimensions. Les causes de ces perturbations proviennent: d'un desequilibre electrique du plan de masse; des couplages dans une boucle creee par les conducteurs entre les appareils et le plan de masse; des couplages des cables entre eux. Une methode mixte a ete developpee pour permettre le calcul de la reponse electrique d'un dispositif soumis a une perturbation par: l'analyse du plan de masse a partir des equations de maxwell resolues par la methode des elements finis et des equations integrales de frontieres jusqu'a quelques 10 mhz; l'analyse des lignes de transmission a partir des equations des telegraphistes; l'analyse des dispositifs electriques par la methode des deux boites a partir du modele de kirchhoff. Cette methode s'adapte bien aux structures de grandes dimensions

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Missier, Antoine. "Structures mathématiques pour le calcul qualitatif : contribution à la simulation qualitative". Toulouse, INSA, 1991. http://www.theses.fr/1991ISAT0028.

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Dans une première partie, ce travail propose une structure mathématique appelée «Espace Qualitatif» qui associe un ensemble de qualités à un ensemble d'objets et permet d'effectuer des manipulations arithmétiques et logiques sur ces qualités. Cette structure définit un cadre général aux algèbres aux ordres de grandeur et en particulier à l'algèbre des signes qui est un des formalismes les plus utilisés en physique qualitative. Nous étudions les propriétés calculatoires de ces algèbres en détail, aboutissant à des résultats généraux pour la résolution des systèmes d'équations qualitatives, étape importante de la simulation qualitative de type envisionement. Par ailleurs, nous avons été amenés à collaborer au développement de SQUALE, un simulateur qualitatif basé sur les équations différentielles qualitatives, dont le noyau utilise l'algèbre des signes. Le problème classique de cette simulation est de produire des comportements inconsistants, rendant les résultats difficilement exploitables. Des développements annexes permettent une réduction de la combinatoire liée à ce problème. Le simulateur SQUALE a été écrit selon une approche non plus combinatoire mais «déductionniste», et des améliorations issues d'une analyse mathématique sont proposées et implémentées

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Moinat, Philippe. "Application des techniques de simulation des grandes échelles à un écoulement en géométrie complexe : la marche en dérapage". Grenoble INPG, 1994. http://www.theses.fr/1994INPG0141.

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La technique de simulation des grandes echelles est appliquee a l'etude d'ecoulements turbulents en aval d'une marche en derapage. Cette configuration fortement tridimensionnelle est un cas test representatif des geometries complexes de type industriel. Pour modeliser les petites echelles de la turbulence, on utilise differentes versions du modele sous-maille de la fonction de structure. A haut nombre de reynolds (60000), on trouve qu'un tourbillon helicoidal est forme par enroulement des couches cisaillees qui decollent de la marche. L'ecoulement est quasi-stationnaire a grande echelle mais on montre le processus de destabilisation du tourbillon qui conduit a une turbulence a petite echelle. A bas nombre de reynolds (1400) ce sont deux tourbillons quasi-stationnaires qui sont attaches a l'arete de la marche. Les simulations sont validees par des comparaisons qualitatives et quantitatives aux resultats experimentaux. Les nombreuses visualisations des simulations offrent en outre une comprehension approfondie de l'ecoulement. Cette etude d'application contribue au developpement des techniques de simulation des grandes echelles, la finalite etant la mise au point d'un outil performant pour le calcul des ecoulements industriels

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Ezzouhri, Ridouane. "Étude numérique d'écoulements turbulents à l'aide de la simulation des grandes structures : application à des écoulements de convection naturelle et mixte dans des cavités fermées ou ouvertes". La Rochelle, 2007. http://www.theses.fr/2007LAROS195.

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La Simulation des Grandes Structures (SGS) a été étudiée lors de cette thèse. L’objectif de ce travail numérique consistait à tester la capacité de quelques modèles de sous-maille et plus particulièrement ceux associés aux approches dynamiques souvent utilisées dans la littérature, à reproduire, d'abord les écoulements de convection naturelle en espaces confinés, avant de passer à des situations plus réalistes faisant appel à des écoulements de type jet en convection forcée ou mixte dans des espaces ventilés, susceptibles d’être rencontrés dans le domaine de l’habitat. En convection naturelle dans une cavité fermée anisotherme, la SGS a permis de reproduire correctement les résultats numériques de référence d’une Simulation Numérique Directe 2D et les comparaisons ont été encore plus proches en 3D. En convection forcée dans une cavité ventilée isotherme équipée d’un soufflage et extraction d’écoulement, la SGS 3D a permis de bien reproduire les résultats expérimentaux de l’Annexe20 de l’Agence Internationale de l’Energie. Les résultats ont été encore améliorés par l’introduction d’une perturbation du jet au soufflage pour modéliser l’intensité turbulente mesurée expérimentalement. En convection mixte dans une cavité ventilée anisotherme équipée d’un soufflage et extraction d’écoulement, avec un plancher chauffé, la SGS 3D montre un très bon accord avec une expérience réalisée au Laboratoire d'Etudes thermiques à Poitiers et reproduit également le comportement singulier de l’écoulement (bifurcation et changement de direction avec phénomène d’hystérésis) détecté expérimentalement. À notre connaissance, aucune étude numérique n’a permis jusqu’à présent une telle comparaison
Large Eddy Simulation (LES) was studied in this thesis. The initial objective of this work consisted in testing the capacity of some subgrid scale models, particularly those associated with the dynamic approaches often used in the literature, to reproduce the flows of natural convection in confined spaces. These models were then tested in more realistic situations which can occur in the habitat involving jet flows of forced or mixed convection in ventilated spaces. For natural convection in a closed non-isotherm cavity, LES reproduces correctly the 2D numerical reference results obtained by a Direct Numerical Simulation (DNS) and the 3D comparisons were better still. For forced convection in an isothermal ventilated cavity equipped with an injection and extraction of flow, the 3D LES reproduces accurately the experimental results of Annex 20 of the International Energy Agency. The results were improved by the introduction of a disturbance to the jet injection to model the intensity of the experimental turbulence. For mixed convection in an non-isothermal ventilated cavity equipped with an injection and extraction of flow, and with a heated bottom wall, the 3D LES showed very good agreement with an experimental study performed by the Laboratory of Thermal Studies in Poitiers and also reproduced the singular behaviour of the flow (bifurcation and change of direction with a phenomenon of hysteresis) detected in experiments. To our knowledge, until now no numerical study has provided such a comparison

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Tomas, Jean. "Caractérisation par simulation de la métastabilité des circuits séquentiels : application à des structures VLSI". Bordeaux 1, 1988. http://www.theses.fr/1988BOR10580.

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Le travail presente consiste en la realisation d'un logiciel d'aide a la conception de circuits unifieurs, appele remus (recherche des etats metastables dans les circuits unifieurs par simulation), en vue de leur optimisation vis-a-vis de la metastabilite. Ce programme, ecrit en pascal, implante sur micro-vax est bati autour du simulateur electrique spice. Les algorithmes implantes permettent d'obtenir la courbe d'incertitude de l'unifieur avec en temps de calcul reduit. Les resultats de sept circuits temoins sont presentes comparativement

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Danet, Alexandra. "Étude de l'influence des conditions amont sur l'écoulement derrière une marche par la simulation des grandes échelles". Grenoble INPG, 2001. http://www.theses.fr/2001INPG0008.

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Dans cette etude on presente les resultats de simulations numeriques realisees sur un ecoulement de marche descendante. L'influence de la condition aux limites amont est examinee alors que les calculs sont menes au moyen de la methode de simulation des grandes echelles. La premiere condition d'entree consideree est constituee d'un profil de vitesse moyen turbulent perturbe par un bruit blanc. Les donnees de la seconde condition d'entree sont quant a elles issues d'un calcul precurseur de couche limite turbulente. Les visualisations de l'ecoulement et l'examen des statistiques portant sur les vitesses et la pression montrent comment la couche cisaillee apres la separation est modifiee par la nature de la condition d'entree. Dans le cas de la simulation utilisant un calcul precurseur en entree, l'etude revele l'influence determinante des structures de la couche limite incidente. Notamment, on montre de qu'elle maniere les courants de basse et haute vitesses ainsi que les tourbillons quasi-longitudinaux associes sont responsables de la destabilisation precoce de la couche cisaillee, conduisant alors a la reduction de la taille de la bulle de recirculation. Pourtant, malgre les differences de conditions initiales, les ecoulements des deux simulations developpent une structure relativement similaire a l'approche du rattachement, si bien que l'influence de la condition d'entree est negligeable dans cette zone et plus loin dans l'ecoulement. Le contenu spectral des deux ecoulements est aussi examine, permettant ainsi de mettre en evidence les deux regimes d'oscillation basse frequence caracteristiques de ce type de configuration : l'oscillation du rattachement moyen et le battement de la couche cisaillee. La modification de la

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Balarac, Guillaume. "Etude numérique de la dynamique tourbillonnaire et du mélange dans les jets coaxiaux turbulents". Phd thesis, Grenoble INPG, 2006. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00121393.

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Ce travail porte sur l'étude par simulation numérique de jets ronds coaxiaux à fort rapport de vitesse avec une attention particulière portée sur trois aspects : la transition de ces jets vers la turbulence, le mélange dans cette configuration d'écoulement et l'influence du nombre de Reynolds sur ces deux précédents points.

Dans un premier temps, nous réalisons des simulations numériques directes de jets coaxiaux à un nombre de Reynolds modéré. Ces jets générent une région de recirculation lorsque le rapport des vitesses entre les jets externe et interne dépasse une valeur critique. Les anneaux de Kelvin-Helmholtz intérieurs et extérieurs ont un développement couplé. Ils sont convectés avec une même fréquence de passage contrôlée par la couche cisaillée extérieure. Ensuite, comme pour les jets ronds, des tourbillons longitudinaux contra-rotatifs apparaissent initiant la tridimensionnalisation de l'écoulement. La région de recirculation influence les anneaux de Kelvin-Helmholtz internes en les ralentissant et en les étirant longitudinalement. Deux modèles théoriques prédisant des grandeurs globales du jet (la longueur du cône potentiel interne et la valeur du rapport de vitesse critique au-delà duquel la région de recirculation apparaît) montrent l'influence de l'épaisseur de quantité de mouvement intérieure initiale.

Les propriétés de mélange ont ensuite été étudiées en résolvant l'équation de transport d'un traceur simultanément aux équations de Navier-Stokes. Les structures cohérentes de l'écoulement contrôlent le processus de mélange. Les tourbillons longitudinaux augmentent le mélange par un phénomène d'éjection du traceur en périphérie du jet. Cependant, la configuration initiale du jet montre que des poches de traceur non mélangé persistent à la fin de la transition. Les modifications des conditions d'entrée du jet diminuant ces poches sont celles qui permettent une génération plus précoce ou plus intense de structures longitudinales. C'est le cas de la région de recirculation qui étire longitudinalement les structures. De la même façon, un forçage azimutal de la couche cisaillée externe (qui domine la dynamique) améliore nettement le mélange et semble être plus performant qu'un forçage axisymétrique en ce qui concerne le mélange en champ proche.

Pour finir, nous avons réalisé des simulations des grandes échelles de jets coaxiaux à hauts nombres de Reynolds. L'auto-similitude des jets coaxiaux en turbulence pleinement développée a permis une validation sur les données expérimentales. Les quantités globales des jets coaxiaux sont fortement dépendantes du nombre de Reynolds jusqu'à ce que celui-ci atteigne une valeur de l'ordre de 10000. Au-delà de cette valeur, ces quantités sont quasi-indépendantes du nombre de Reynolds en raison du phénomène de ``mixing transition'' qui implique une déstabilisation tridimensionnelle immédiate du jet. Cette déstabilisation précoce des couches cisaillées conduit la région de recirculation à un comportement instationnaire. Enfin, cela permet une nette amélioration du mélange avec un phénomène d'éjection du traceur proche de l'entrée du jet.

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Mathis, Hugues. "Simulations numériques de modèles gaussiens et non-gaussiens de formation des galaxies". Toulouse 3, 2002. http://www.theses.fr/2002TOU30070.

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Grenson, Pierre. "Caractérisation expérimentale et simulations numériques d’un jet chaud impactant". Thesis, Toulouse, ISAE, 2016. http://www.theses.fr/2016ESAE0036/document.

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Resumen

Cette thèse porte sur la caractérisation expérimentale et la simulation numérique d’une configurationde jet rond en impact peu rencontrée dans la littérature : un jet chauffé issu d’une conduitepleinement développée à un haut nombre de Reynolds (ReD = 60 000) impacte normalement uneparoi située à trois diamètres en aval. Le premier volet de ce travail est dédié à la génération d’unebase de donnée expérimentale à l’aide de plusieurs moyens de mesure, avec pour objectif de caractériserà la fois la dynamique et la thermique de l’écoulement. Les techniques complémentaires devélocimétrie laser à franges (LDV) et vélocimétrie par image de particules (S-PIV) ont été mises àprofit pour la caractérisation du champ de vitesse et du tenseur de Reynolds tandis que les champsde température moyenne et fluctuante ont été mesurés à l’aide d’un fil froid. Enfin, les échangesthermiques au niveau de la paroi ont été obtenus par la méthode inverse de thermographie en facearrière (ThEFA). En plus de fournir une base de donnée très complète nécessaire à la validation dessimulations numériques, ces mesures ont également permis de mettre en évidence l’organisation àgrande échelle de l’écoulement, avec la présence de grandes structures tourbillonnaires dont la fréquencede passage correspond au mode colonne du jet libre et qui s’approchent de la paroi d’impactaux alentours du second maximum observé dans la distribution des échanges pariétaux. Le secondvolet concerne les simulations numériques visant à reproduire la configuration expérimentale. Deuxapproches ont été évaluées : l’approche RANS pour quantifier la pertinence des modèles utilisés parles industriels et l’approche LES, plus coûteuse, mais donnant accès aux propriétés instationnaireset tridimensionnelles de l’écoulement. Les simulations RANS ont montré que les modèles reconnuscomme les plus performants pour ce type de configuration sont incapables de prévoir correctementle niveau des échanges pariétaux. Ils sont, en revanche, bien reproduits par la simulation LES. Lesdonnées obtenues ont été mises à profit pour mieux comprendre les mécanismes liés à l’apparitiondu second maximum. Cette analyse a mis en avant le rôle des « points chauds ». Seuls certains d’entreeux ont pu être reliés à la présence de régions « décollées » tandis que la majorité est associée à desstructures allongées dans la direction de l’écoulement
This thesis is dedicated to the experimental characterisation and the numerical simulations ofa round impinging jet configuration seldom dealt with in the literature : a heated jet issues from apipe fully developed pipe at a high Reynolds number (ReD = 60 000) and normally impinges a platelocated three diameters downstream. The first part of this work is directed towards the generationof an experimental database by means of several measurement techniques in order to characteriseboth the dynamical and thermal flow features. The complementary techniques of laser Doppler velocimetry(LDV) and particle image velocimetry (S-PIV) allowed for the velocity and Reynolds tensorfield characterisation. The mean and fluctuating temperature fields were measured through cold-wirethermometry. Finally, the plate heat transfer distribution was obtained through the inverse methodof « rear face thermography » (ThEFA). The gathered data not only provided a comprehensive databasenecessary to validate numerical simulations but also permitted to highlight the large-scale floworganisation, with the presence of large vortices shedding at the free jet preferred mode and closelyapproaching the plate in the vicinity of the secondary peak observed in the heat transfer distribution.The second part of this thesis focuses on the numerical simulations aiming at reproducing the experimentalconfiguration. Two approaches were evaluated : the RANS approach in order to quantifythe relevance of industrial turbulence models and the Large-Eddy Simulation, more expensive, butproviding the 3D unsteady flow features. The RANS simulations showed that the models recognisedas the most efficient for this kind of configuration are unable to correctly predict the heat transferlevels. They are, on the other hand, well reproduced by the LES. The generated data allowed for betterunderstanding of the mechanisms leading to the secondary peak. This analysis highlighted theprominent role of the "hot spots", where only some of them can be related to « separated » regions,while the majority are associated with streamwise elongated structures

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Marta, Garcia. "Développement et validation du formalisme Euler-Lagrange dans un solveur parallèle et non-structuré pour la simulation aux grandes échelles". Phd thesis, Institut National Polytechnique de Toulouse - INPT, 2009. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00414067.

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Resumen

De nombreuses applications industrielles mettent en jeu des écoulements gaz-particules, comme les turbines aéronautiques et les réacteurs à lit fluidifié de l'industrie chimique. La prédiction des propriétés de la phase dispersée, est essentielle à l'amélioration et la conception des dispositifs conformément aux nouvelles normes européennes des émissions polluantes. L'objectif de cette thèse est de développer le formalisme Euler-Lagrange dans un solveur parallèle et non-structure pour la simulation aux grandes échelles pour ce type d'écoulements. Ce travail est motivé par l'augmentation rapide de la puissance de calcul des machines massivement parallèles qui ouvre une nouvelle voie pour des simulations qui étaient prohibitives il y a une décennie. Une attention particulière a été portée aux structures de données afin de conserver une certaine simplicité et la portabilité du code sur des différentes architectures. Les développements sont valides pour deux configurations : un cas académique de turbulence homogène isotrope décroissante et un calcul polydisperse d'un jet recirculant charge en particules. L'équilibrage de charges de particules est mis en évidence comme une solution prometteuse pour les simulations diphasiques Lagrangiennes afin d'améliorer les performances des calculs lorsque le deséquilibrage est trop important.

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Pineau, Pierre. "Etude numérique de la production et de la propagation d'ondes non linéaires dans les jets supersoniques". Thesis, Lyon, 2018. http://www.theses.fr/2018LYSEC034/document.

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Resumen

Dans ce travail de thèse, les mécanismes à l'origine de la formation des chocs associés à la perception de crackle proche de jets supersoniques axisymétriques sont étudiés à l'aide de simulations numériques. Dans ces simulations, les équations de Navier-Stokes instationnaires et compressibles sont résolues en coordonnées cylindriques à l'aide de différences finies d'ordre élevé peu dissipatives et peu dispersives. Quatre jets temporels à des nombres de Mach de 2 et~3 et à des nombres de Reynolds compris entre 3125 et 50000 sont simulés dans un premier temps. Des ondes acoustiques de forte amplitude présentant d'importants gradients de pression sont mises en évidence à proximité des jets. Elles se forment par un mécanisme de raidissement à la source qui est étudié par le calcul de moyennes conditionnelles synchronisées autour des pics de pression en champ proche. Ces moyennes montrent un lien direct entre ces ondes non linéaires et la convection de structures cohérentes à desvitesses supersoniques dans les couches de~mélange. L'influence de la température sur la formation de ces ondes est examinée dans un second temps par le calcul de cinq jets temporels à des rapports de température de 1, 2 et 4, et à des nombres de Mach acoustique compris entre 2 et 4. À vitesse d'éjection constante, les niveaux de bruit produits par les jets chauds sont moins élevés que ceux du jet isotherme, mais les ondes non linéaires qu'ils rayonnent sont peu affectées par une hausse de température. À nombre de Mach constant, les niveaux augmentent avec la température, de même que l'asymétrie des fluctuations de pression, traduisant un renforcement du caractère non linéaire des ondes rayonnées. Ces variations pourraient être dues à celles de la vitesse de convection des structures cohérentes, qui augmente de façon significative avec la température lorsque le nombre de Mach est constant, mais diminue légèrement à vitesse~constante. Finalement, trois simulations de jets spatiaux isothermes et chauds à un nombre de Mach acoustique de 2 et à des nombres de Reynolds de 12500 et 50000 sont mises en \oe uvre. Des ondes de Mach présentant d'importants gradients de pression sont visibles au voisinage direct des jets. La formation de ces ondes est liée, comme dans le cas des jets temporels, à la convection supersonique de structures cohérentes dans les couches de mélange. Le champ lointain acoustique est enfin déterminé par des méthodes d'extrapolation linéaire et non linéaire. Lorsque la propagation est non linéaire, un raidissement additionnel des fronts d'onde est constaté en champ lointain
Numerical simulations are carried out with the aim of investigating the formation of nonlinear steepened waves at the origin of crackle in the near acoustic field of supersonic jets. In these simulations, the compressible Navier-Stokes equations are solved in cylindrical coordinates using high-order low-dissipative and low-dispersive finite difference schemes.Four temporally-developing isothermal round jets are first simulated at Mach numbers of~2 and~3 and at Reynolds numbers ranging from 3,125 to 50,000. Strong acoustic waves containing sharp pressure variations are observed in the vicinity of the jets. Their formation process is described by the computation of conditional averages which are triggered by the detection of strong pressure peaks in the near field. Such steepened waves are then shown to be produced by the supersonic motion of coherent structures inside the jet shear layers.Temperature effects are then investigated by considering five temporal round jets at temperature ratios of 1, 2 and~4 and at acoustic Mach numbers of 2, 2.8 and 4. For a given jet speed, the sound levels produced by the hot jets are lower than those of the isothermal one. However, the properties of the steepened waves they generate are not significantly affected by a rise of temperature. On the contrary, when the Mach number is held constant, pressure levels are higher at high temperature. The skewness and kurtosis factors of pressure fluctuations are also increased, which indicates a strengthening of the asymmetry and the intermittency of the pressure fluctuations. It is likely that the influence of temperature on these waves results from the variations of the convection speed, which is found to significantly increase with temperature at constant Mach number, but to slightly decrease at constant jet speed.Finally, three simulations of spatially-developing axisymmetric, isothermal and hot jets at a Mach number of~2 and at Reynolds numbers of 12500 and 50000 are performed. Strong Mach waves possessing the distinctive features of crackle are visible in the near vicinity of the jets. As observed for temporal simulations, their formations are associated with the supersonic motion of large-scale coherent structures inside the jet shear layers. The far acoustic field is determined using linear as well as nonlinear extrapolation methods. When nonlinear propagation effects are taken into account, a further steepening of the wavefronts is observed with increasing propagation distance

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Simon, Bruno. "Effects of tidal bores on turbulent mixing : a numerical and physical study in positive surges". Phd thesis, Université Sciences et Technologies - Bordeaux I, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00965582.

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Tidal bores are surge waves propagating upstream rivers as the tide rushes into estuaries. They induce large turbulences and mixing of the river and estuary flow of which effects remain scarcely studied. Herein, tidal bores are investigated experimentally and numerically with an idealised model of positive surges propagating upstream an initially steady flow. The experimental work estimated flow changes and typical turbulent length scale evolution induced by undular bores with and without breaking roller. The bore passage was associated with large free surface and flow velocity fluctuations, together with some variations of the integral turbulent scales. Coherent turbulent structures appeared in the wake of leading wave near the bed and moved upward into the water column during the bore propagation. The numerical simulations were based on previous experimental work on undular bores. Some test cases were realised to verify the accuracy of the numerical methods. The results gave access to the detailed flow evolution during the bore propagation. Large velocity reversals were observed close to the no-slip boundaries. In some configurations, coherent turbulent structures appeared against the walls in the wake of the bore front.

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Courty, Stéphanie. "Structuration et propriétés thermodynamiques de la matière baryonique dans l'Univers : de l'origine physique du biais cosmologique". Paris 11, 2002. http://www.theses.fr/2002PA112211.

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La différence entre la distribution spatiale des galaxies et celle de la matière est appelée biais cosmologique. Le décrire et discuter de son origine participent à la compréhension du processus de formation des galaxies. Nous simulons numériquement la structuration hiérarchique de la matière, l'accrétion et le refroidissement des baryons à l'intérieur de puits de potentiel formés par la matière noire. Ces simulations suivent explicitement l'évolution de la matière noire et celle de la matière baryonique dans un Univers en expansion en tenant compte d'un ensemble de processus dissipatifs ainsi que de la chimie du plasma cosmologique. Une modélisation de la formation des galaxies, basée sur des critères physiquement motivés, est incluse. Nous montrons que cette modélisation répond aux contraintes observationnelles. Bien que les différences de "clustering" entre galaxies et matière peuvent être décrites statistiquement à l'aide de paramètres de biais, il est nécessaire, pour comprendre le processus complexe de formation des galaxies, d'utiliser un formalisme probabiliste permettant d'extraire les caractéristiques de non-linéarité et de stochasticité de la relation de biais. Cette relation dépendant de la thermodynamique des baryons, celle-ci doit être décrite précisément. Nous introduisons alors, dans la simulation, les processus de non-équipartition entre les ions, les neutres et les électrons du plasma cosmologique. Nous discutons en détail de l'influence de ces processus sur la distribution spatiale et les propriétés thermodynamiques des baryons dans des structures moyennement denses à des époques précédant la réionisation. Nous montrons alors que la formation des galaxies de faible masse est inhibée à grand redshift, modifiant la relation de biais cosmologique, et mettant en exergue le rôle joué par la thermodynamique des baryons dans la formation des galaxies
The galaxy distribution is biased with respect to the underlying mass distribution. Cosmological bias is larger at high redshift. The understanding of its physical origin can give useful insights about galaxy formation. We use numerical simulations to reproduce the hierarchical structuration of the matter, the accretion and cooling of baryons into dark matter potential wells. These simulations follow explicitly the dynamical evolution of the dark matter and of the baryonic matter in an expanding Universe. They include a set of dissipative processes and follow the chemical evolution of the cosmological plasma. Galaxy formation is computed from recipes describing gas in collapsing regions. We show that galaxy-like objects are in good agreement with the observational data. Clustering differences between galaxies and mass are characterized statistically by bias parameters. However this description is inadequate to understand the complex process of galaxy formation. We take advantage of a probabilistic formalism to separate the non-linearity and stochasticity characteristics of the bias relation between the density fluctuation fields of galaxies and mass. This relation depends on the thermodynamics of baryons justifying the introduction in the simulation of the non-equipartition processes between electrons, neutrals and ions of the cosmological plasma. We discuss in detail about the influence of these processes on the spatial distribution and on the thermodynamical properties of the baryonic matter in not too dense structures at redshifts before the reionization epoch. We point out that low-mass galaxy formation is inhibited at high redshift. It turns out that the cosmological bias relation is modified, underlying the role playing by thermodynamics in the process of galaxy formation

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Tesis sobre el tema "Simulation des grandes structures"

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