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Un nouvel algorithme pour la simulation DNS et LES des écoulements cavitants

type de publication      thèse de doctorat
date de publication 16-12-2016
auteur(s) Znidarcic Anton
jury U. Ehrenstein, E. Nobile, S. Abide, B. De Laage de Meux, J.P. Laval, K. Mahesh, M. Dular, O. Coutier-Delgosha
école Arts et Métiers ParisTech
  
résumé Le couplage diphasique-turbulence est une propriété clé des écoulements cavitants, qui est un frein important à l’amélioration des modèles de cavitation et de turbulence. Réaliser des simulations directes (DNS) est le moyen proposé ici pour s’affranchir du modèle de turbulence et obtenir des informations nouvelles sur les phénomènes mis en jeu. Ce type de simulation est exigeant sur le plan numérique, et requiert le développement d’un solveur spécifique intégrant les spécificités des modèles de cavitation. Cela inclue notamment des schémas de discrétisation d’ordre élevé, un solveur direct, et une résolution multi-domaines associée à une parrallélisation efficace. Une discrétisation par différences compactes finies s’avère être le meilleur choix. La contrainte de rapidité et de parrallélisation impose un algorithme où les systèmes résoudre n’impliquent des multiplications des variables implicites que par des coefficients invariants au cours du calcul. Un nouvel algorithme réunissant ces critères a été développé durant cette thèse, à partir de la combinaison de la méthode de Concus & Golub et d’une méthode de projection, qui permet de résoudre les équations associées à la modélisation homogène de la cavitation. Une nouvelle approche de vérification de ce nouvel algorithme est également proposée et mise en oeuvre sur la base de la méthode des solutions manufacturées (MMS).
mots clés Cavitation, modèle homogène, DNS, différences finies compactes, matrice de l'influence, méthode Concus et Golub
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