Assas Recherche | Développement de méthodes des frontières immergées pour l’étude de problèmes couplés fluide-structure

Développement de méthodes des frontières immergées pour l’étude de problèmes couplés fluide-structure (Document en Français, Anglais, Anglais, Anglais, Anglais, Anglais, Anglais, Français, Français, Français)

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Modalités de diffusion de la thèse :

Thèse consultable sur internet, en texte intégral.

Informations sur les contributeurs

Auteur : Ménez Lucas

Ménez, Lucas

Nom

Ménez

Prénom

Lucas

Nationalité

Français

Date de soutenance : 13-12-2024

Directeur(s) de thèse : Goncalves Éric

Goncalves, Éric

Nom

Goncalves

Prénom

Éric

- Béringhier Marianne

Béringhier, Marianne

Nom

Béringhier

Prénom

Marianne

- Parnaudeau Philippe

Parnaudeau, Philippe

Nom

Parnaudeau

Prénom

Philippe

Etablissement de soutenance : Chasseneuil-du-Poitou, Ecole nationale supérieure de mécanique et d'aérotechnique

Chasseneuil-du-Poitou, Ecole nationale supérieure de mécanique et d'aérotechnique

Nom

Chasseneuil-du-Poitou, Ecole nationale supérieure de mécanique et d'aérotechnique

Laboratoire : Institut Pprime [UPR 3346] / PPrime [Poitiers]

Institut Pprime [UPR 3346] / PPrime [Poitiers]

Nom

Institut Pprime [UPR 3346] / PPrime [Poitiers]

Ecole doctorale : Ecole doctorale Sciences et ingénierie des matériaux, mécanique, énergétique (Poitiers ; 2018-2022)

Ecole doctorale Sciences et ingénierie des matériaux, mécanique, énergétique (Poitiers ; 2018-2022)

Nom

Ecole doctorale Sciences et ingénierie des matériaux, mécanique, énergétique (Poitiers ; 2018-2022)

Informations générales

Discipline : Mécanique des milieux fluides
Classification : Sciences de l'ingénieur

Mots-clés libres : Érosion de cavitation, PreCICE, Collapse de bulle
Mots-clés :

Cavitation
Compressibilité
Déformations (mécanique)
Écoulement diphasique
Élastoplasticité
Endommagement, Mécanique de l' (milieux continus)
Interaction fluide-structure
Méthodes des frontières immergées
Pénalisation (optimisation mathématique)

Résumé : L’érosion de cavitation représente un problème majeur pour les applications hydrauliques et marines. Ce phénomène est la conséquence de la superposition de pits de cavitation en surface du matériau, formés par l’implosion (ou collapse) de bulles au voisinage de la paroi. Afin d’apporter une meilleure compréhension du phénomène et des problématiques liées à sa résolution numérique, une stratégie de couplage fort entre le fluide et la structure, basée sur une approche partitionnée, a été développée. Elle est basée sur le code interne SCB (volumes finis), le solveur libre FEniCS (éléments finis) et sur la librairie de couplage preCICE. L’originalité de notre approche réside dans l’utilisation d’une méthode des frontières immergées (IBM) pour modéliser l’interface déformable, dans le but de réduire le coût de calcul par rapport à une approche classique de type maillage conforme. À l’issue d’une étude comparative de deux IBM, la méthode de pénalisation a été retenue pour sa précision et son efficacité. Elle a ensuite été étendue à un modèle diphasique à interface diffuse dans le but d’étudier la formation et l’évolution d’un écoulement cavitant puis le collapse d’une bulle au voisinage d’une paroi rigide, révélant une possible accélération de l’érosion de cavitation lorsque la paroi est déjà endommagée. Notre stratégie SCB-FEniCS-preCICE a finalement été appliquée à l’étude de la formation d’un pit de cavitation. La version originale de la méthode de pénalisation engendre une erreur de l’ordre de 30 % concernant l’endommagement du matériau. Une variante de la méthode a été imaginée afin de surmonter ce problème en contrôlant l’impédance acoustique du milieu pénalisé. Deux études paramétriques croisées ont montré que les pits les plus profonds se forment suite au collapse d’une bulle initialement très proche d’un matériau de faible limite d’élasticité. Le couplage faible surestime l’impact (20 %) et l’endommagement (50 %). L’effet du couplage est accentué localement lorsque la plasticité est plus importante.

Informations techniques

Type de contenu : Text, Text, Text, Text, Text, Text, Text, Text, Text, Text
Format : PDF

Informations complémentaires

Entrepôt d'origine :

STAR : dépôt national des thèses électroniques françaises

Identifiant : 2024ESMA0025
Type de ressource : Thèse