Assas Recherche | Couplage CFD / DDA pour les interactions fluide-structure avec des applications aux problèmes environnementaux

Couplage CFD / DDA pour les interactions fluide-structure avec des applications aux problèmes environnementaux (Document en Anglais)

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Modalités de diffusion de la thèse :

Thèse consultable sur internet, en texte intégral.

Informations sur les contributeurs

Auteur : Ding Dong

Ding, Dong

Nom

Ding

Prénom

Dong

Nationalité

Date de soutenance : 23-03-2021

Directeur(s) de thèse : Ouahsine Abdellatif

Ouahsine, Abdellatif

Nom

Ouahsine

Prénom

Abdellatif

Etablissement de soutenance : Compiègne

Compiègne

Nom

Compiègne

Laboratoire : Unité de recherche en mécanique acoustique et matériaux / Laboratoire Roberval

Unité de recherche en mécanique acoustique et matériaux / Laboratoire Roberval

Nom

Unité de recherche en mécanique acoustique et matériaux / Laboratoire Roberval

Ecole doctorale : École doctorale Sciences pour l'ingénieur (Compiègne)

École doctorale Sciences pour l'ingénieur (Compiègne)

Nom

École doctorale Sciences pour l'ingénieur (Compiègne)

Informations générales

Discipline : Mécanique Numérique : Unité de recherche en Mécanique - Laboratoire Roberval (FRE UTC - CNRS 2012)
Classification : Sciences de l'ingénieur

Mots-clés libres : Analyse des Déformations Discontinues (DDA), Couplage CFD / DDA, Méthode du plan commun
Mots-clés :

Interaction fluide-structure
Modélisation CFD
Mécanique des fluides
Hydrodynamique
Déformations (mécanique)
Mécanique du contact
Éléments finis, Méthode des
Méthode des éléments discrets
Pénalisation (optimisation mathématique)
Simulation par ordinateur
Ballast (chemins de fer)

Résumé : Les travaux dans cette thèse concernent le développement de méthodes numériques pour des applications de couplage fluide-structure en mécanique des fluides de l’environnement. Il s’agit de mettre en œuvre des techniques numériques adaptées au couplage d’un modèle d’éléments discrets (DEM) basé sur la méthode d’Analyse des Déformations Discontinus (DDA), avec un modèle avec maillage basée sur la méthode d’Eléments finis (FEM). Ces travaux concernent tout d’abord (i) le développement et la mise en place de la version bidimensionnelle (2D), ensuite (ii) le développement de la version 3D de la méthode DDA. (i) La première partie a nécessité la programmation en langage C++ de la version 2D du modèle numérique avec la DDA, ceci en adoptant la méthode de ‘Pénalité’ pour la gestion de contacts entre blocs (solides). La validation et l’application de cette version 2D du modèle numérique ont été réalisées dans deux cas d’étude : - le premier cas concerne la Dynamique et l’envol de ballasts par le déplacement des trains à Grande Vitesse TGV. L’objectif principal de cette application est de déterminer les facteurs d’influence du vol du ballast et d’analyser le comportement dynamique des particules de ballast lors de leur collision avec un bloc neige / glace, ceci en tenant compte de la forme des blocs de glace et les contacts entre les particules de ballast, ainsi que de la vitesse, de la forme et de l’angle incident des blocs neige / glace. Les résultats de ce premier travail ont fait l’objet d’un article publié dans le journal “Transportation Geotechnics”, Elsevier. - le deuxième cas d’étude, concerne le déplacement d’un caisson induit par des impacts hydrodynamiques. Un modèle basé sur le couplage de trois milieux (fluide-poreux-solide) est développé. Le milieu fluide est décrit par les équations 3D de Navier-Stokes auxquelles sont ajoutées les équations de turbulence à deux équations (K-epsilon). Le milieu poreux est décrit par les équations non linéaires de Forchheimer, lesquelles sont ajoutées aux termes d’inertie du milieu fluide. Enfin, les mouvements du milieu solide sont évalués par la méthode d’analyse de déformation discontinue (DDA), laquelle fait partie des Méthodes des Eléments Discrets (DEM). Les résultats de ce deuxième travail ont fait l’objet d’un article publié dans le dans journal "Ocean Engineering", Elsevier. (ii) La deuxième partie, a également nécessité la programmation en langage C++, porte sur le développement et l’implémentation de la version 3D de la méthode DDA. Une attention particulière a été portée sur la détection des contacts entre blocs, considérés comme des solides rigides. Ainsi les techniques du Plan Commun et de pénalité ont été utilisées pour éviter les processus d’interpénétration entre blocs solides. Les résultats du modèle 3D-DDA ont été vérifiés et validés tout d’abord par des cas tests académiques, sans milieu fluide. Ensuite, le modèle 3D-DDA a été testé par une procédure d’interaction fluide-structure qui concerne la stabilité d’un barrage hydraulique présentant des fissures. Dans cette application, il a été examiné la stabilité et l’endommagement de l’ouvrage, au fur et à mesure que le niveau d’eau augmente et en fonction de la cohésion entre les blocs.

Informations techniques

Type de contenu : Text
Format : PDF

Informations complémentaires

Entrepôt d'origine :

STAR : dépôt national des thèses électroniques françaises

Identifiant : 2021COMP2597
Type de ressource : Thèse

Fiche descriptive