Download or read book Simulation du bruit d coulements anisothermes par m thodes hybrides pour de faibles nombres de Mach written by Cyril Nana and published by . This book was released on 2012 with total page 0 pages. Available in PDF, EPUB and Kindle. Book excerpt: Cette étude porte sur le calcul numérique du champ acoustique rayonné par des écoulements subsoniques turbulents présentant des inhomogénéités de température. Des méthodes hybrides sont développées grâce à un développement de Janzen-Rayleigh des équations de Navier-Stokes. L'écoulement est résolu par un calcul quasi incompressible puis les perturbations acoustiques sont propagées selon deux méthodes : les équations d'Euler linéarisées (EEL) et l'approximation à faible nombre de Mach perturbée(PLMNA). Les méthodes sont validées sur des cas simples puis appliquées à une couche de mélange isotherme et anisotherme en développement spatial.

Download or read book M thode hybdride pour le calcul du rayonnement acoustique d coulements anisothermes faibles nombres de Mach written by François Golanski and published by . This book was released on 2004 with total page 158 pages. Available in PDF, EPUB and Kindle. Book excerpt: Le rayonnement acoustique d'écoulements libres anisothermes à faibles nombres de Mach est étudié à l'aide d'une méthode aéroacoustique hybride. Le calcul aérodynamique est réalisé par simulation numérique directe d'une approximation quasi-incompressible des équations de Navier-Stokes, alors que l'acoustique est obtenue par résolution des équations d'Euler linéarisées. La définition des sources acoustiques spécifiques aux écoulements anisothermes constitue l'articulation entre ces deux étapes. Cette approche est appliquée à des couches de mélange temporelles et spatiales. Les contributions des différentes sources sont analysées. L'évolution du rayonnement acoustique avec le rapport de températures et le nombre de Mach est étudiée. Les résolutions numériques reposent sur une discrétisation spatiale par des schémas aux différences finies centrées (schémas compacts), des schémas d'intégration en temps de Runge-Kutta d'ordres élevés, et des conditions aux limites anéchoïques.

Download or read book Pr diction par m thode int grale du bruit d coulement faible nombre de Mach en conduite en pr sence d obstacles written by Nicolas Papaxanthos and published by . This book was released on 2016 with total page 0 pages. Available in PDF, EPUB and Kindle. Book excerpt: Ce manuscrit porte sur le développement d'une méthode de calcul du bruit d'écoulement à faible nombre de Mach en conduite en présence d'obstacles. Elle consiste en une simulation numérique de l'écoulement dont les données sauvegardées servent dans un deuxième temps à l'estimation du rayonnement acoustique. Le calcul de mécanique des fluides est réalisé avec un modèle de turbulence LES incompressible. Un code a été développé pour le calcul acoustique qui comprend la transformée de Fourier des données de l'écoulement, le calcul par méthode intégrale et les post-traitements. L'originalité de la méthode réside dans le fait qu'elle nécessite comme informations sur l'écoulement uniquement des données surfaciques. Aucune donnée volumique n'a besoin d'être sauvegardée durant le calcul de mécanique des fluides. Dans une conduite obstruée par un obstacle, les principales sources de bruit se situent à proximité de l'obstacle et le rayonnement diffracté sur l'obstacle domine sur le rayonnement direct des sources. C'est la diffraction du rayonnement incident qui rend négligeable les données volumiques dans le calcul acoustique. Elle est étudiée et illustrée à travers le cas simplifié du rayonnement d'une source placée à proximité d'un obstacle en conduite. Des comparaisons calculs/essais favorables valident la méthode et le code de calcul développé. Plusieurs configurations sont étudiées : l'insertion dans un conduit rectangulaire droit d'un diaphragme, d'un agencement de deux diaphragmes et d'un volet. En présence d'un diaphragme, une théorie de la similitude est introduite ; en présence d'un double diaphragme, des phénomènes d'interaction entre les deux obstacles apparaissent et sont analysés ; et en présence d'un volet, des résonances particulières sont examinées.

Download or read book Calcul direct du bruit a rodynamique et validation de mod les acoustiques hybrides written by Christophe Bogey and published by . This book was released on 2000 with total page 188 pages. Available in PDF, EPUB and Kindle. Book excerpt: Ce travail de thèse concerne le calcul direct du bruit d'origine aérodynamique à partir des équations de Navier-Stokes. Il permet d'obtenir simultanément les champs aérodynamiques et les champs acoustiques, lesquels possèdent des caractéristiques physiques très différentes, sans faire intervenir de modélisation acoustique. L'alternative à cette démarche consiste à utiliser des méthodes hybrides, également étudiées dans ce travail, qui s'appuient sur un calcul en deux étapes. Dans ces méthodes, on détermine dans une première étape un champ turbulent de vitesse et on utilise, dans une seconde étape, un modèle de sources acoustiques combiné avec un opérateur de propagation pour obtenir le rayonnement acoustique. Pour ces diverses approches, un code de résolution des équations de Navier-Stokes 2-D puis 3-D est développé avec des techniques propres à l'aéroacoustique numérique. Les techniques numériques mises au point prennent en compte les particularités des fluctuations acoustiques. La précision des conditions aux limites fait notamment l'objet d'une évaluation minutieuse à l'aide de cas tests afin de minimiser les réflexions parasites. On dispose ainsi d'un code de simulation numérique directe (DNS) qui calcule toutes les échelles de la turbulence. Le modèle de sous-maille de Smagorinsky est de plus implanté pour pouvoir réaliser des simulations des grandes échelles (LES) dans lesquelles seules les grosses structures sont résolues. Plusieurs configurations sont considérées. (1) Le rayonnement de deux tourbillons corotatifs avec et sans écoulement moyen est déterminé directement par DNS. La source de bruit de type quadrupôle tournant est mise en évidence. Ces deux calculs préliminaires permettent également d'évaluer la précision de la méthode hybride qui introduit des termes sources dans les équations d'Euler linéarisées. L'expression des termes sources est ainsi validée. (2) Le rayonnement produit par appariement de tourbillons dans une couche de mélange 2-D subsonique est calculé directement par LES. Le mécanisme de génération de bruit est analysé en rapport avec la source quadrupolaire associée aux tourbillons corotatifs. Cette simulation permet aussi d'appliquer avec succès les deux méthodes hybrides s'appuyant sur l'analogie de Lighthill et sur les équations d'Euler linéarisées. (3) Un jet rond 3-D présentant un nombre de Mach de 0.9 et un nombre de Reynolds de 6.5 x 104 est étudié par LES. Le développement naturel du jet est obtenu en ajoutant des perturbations aléatoires de vitesse au profil initial en entrée du domaine de calcul. Les caractéristiques aérodynamiques du jet sont validées par comparaison avec des données expérimentales. Le rayonnement acoustique de ce jet, obtenu directement par LES, est conforme aux mesures de la littérature en terme de niveau, de directivité et de contenu spectral. Le jet est aussi excité de manière axisymétrique afin de générer des tourbillons annulaires. Les propriétés du rayonnement acoustique produit par les appariement s de tels tourbillons sont ainsi directement mises en évidence.

Download or read book M thodes num riques pour les coulements supersoniques avec application au calcul du bruit rayonn par un jet sur d tendu written by Nicolas de Cacqueray and published by . This book was released on 2010 with total page 157 pages. Available in PDF, EPUB and Kindle. Book excerpt: Cette thèse est consacrée au calcul et à l’étude du champ acoustique rayonné par un jet fortement supersonique, sur-détendu et chauffé. L’approche numérique utilisée consiste à résoudre simultanément l’écoulement turbulent et le champ proche acoustique par simulation des grandes échelles.Afin de résoudre les équations de Navier-Stokes instationnaires et compressibles, des schémas numériques de dérivation spatiale et d’intégration temporelle peu dissipatifs et peu dispersifs sont utilisés. Pour le système de coordonnées cylindriques, une procédure de déraffinement progressive au voisinage de l’axe du jet est proposée pour augmenter le pas de temps de l’intégration temporelle. Une procédure de capture de choc est finalement développée pour supprimer les oscillations de Gibbs aux voisinages des chocs. Cette procédure est explicite, adaptative et conservative.Un jet rond, sur-détendu et présentant un nombre de Mach d’éjection de 3.30 ainsi qu’une pression et une température de réservoir de 28.6 × 105Pa et 1144K est résolu par simulation des grandes échelles. Ce jet est initialement laminaire et possède un nombre de Reynolds de 0.94 × 105. Les champs aérodynamique et acoustique obtenus sont comparés aux données disponibles dans la littérature. Afin de pouvoir identifier les sources acoustiques,le champ turbulent est caractérisé le long de la couche de mélange, notamment en utilisant une analyse spectrale et une décomposition selon les modes azimutaux. Les champs acoustiques proche et lointain sont enfin étudiés et différentes composantes de bruit sont identifiées à partir de comparaisons avec des mesures et des modèles de la littérature, ainsi qu’en établissant des liens avec les propriétés de l’écoulement turbulent. L’influence des effets de la propagation non linéaire des ondes acoustiques est finalement discutée.

Download or read book A hybrid method for computational aeroacoustics applied to confined geometries written by Mélanie Piellard and published by . This book was released on 2008 with total page 153 pages. Available in PDF, EPUB and Kindle. Book excerpt: Ce travail de thèse concerne le développement d une méthode de calcul du bruit aéroacoustique pour des applications industrielles. Les contraintes liées à ce contexte imposent de choisir une méthode hybride basée sur l’utilisation de codes de calcul commerciaux, adaptée aux écoulements turbulents basse vitesse. Cette approche repose sur l’analogie de Lighthill, et son application fait intervenir deux étapes. Dans la première, l’écoulement turbulent instationnaire est calculé et permet de déterminer les termes sources acoustiques, lesquels sont ensuite propagés dans une seconde étape afin d’obtenir le champ acoustique rayonné. L’implémentation choisie, à savoir le couplage entre les codes Fluent (CFD) et Actran/LA (acoustique) dans une formulation variationnelle, est particulièrement bien adaptée pour l’industrie puisque la complexité des géométries est facilement prise en compte dans les méthodes aux volumes finis (Fluent) et éléments finis (Actran/LA). On considère plusieurs configurations académiques. Le rayonnement acoustique de deux tourbillons corotatifs avec et sans écoulement moyen est d’abord étudié pour valider la méthode; en particulier, on souhaite démontrer la nécessité de prendre en compte l’écoulement moyen local dans le calcul du terme source. Pour ce faire, une simulation numérique directe (DNS) est effectuée avec Fluent pour obtenir une solution de référence, ce qui met en évidence la nature de quadrupôle tournant de la source acoustique. La méthode hybride est ensuite mise en oeuvre avec succès: les termes sources sont calculés à partir des champs de vitesse obtenus dans le calcul DNS, puis ils sont propagés en champ lointain dans le domaine spectral avec Actran/LA. Une deuxième vérification, complémentaire à la comparaison au calcul direct, consiste à résoudre de manière analytique l’équation de Lighthill en utilisant le tenseur de Lighthill calculé par DNS. On retrouve par ailleurs que la présence d’un écoulement moyen à la fois dans les zones de propagation acoustique et de sources a seulement une influence sur la réfraction des ondes acoustiques; en revanche, il n’est pas nécessaire d’en tenir compte dans la détermination du terme source. La deuxième étude académique porte sur la gestion de la sortie de structures turbulentes du domaine de calcul. Ceci produit un rayonnement dipolaire parasite, d’origine purement numérique, et dont les niveaux sont suffisamment élevés pour perturber la solution. On choisit ici de modéliser le problème par la convection d’un tourbillon parfait à travers une frontière fictive. Divers filtres spatiaux sont testés pour ramener les termes sources à zéro à la traversée de la frontière; le réglage optimal de ces filtres dépend de la taille de la structure à dissiper ainsi que de sa vitesse de convection. Enfin, une application réelle est considérée, le diaphragme en conduit à faible nombre de Mach. Une première simulation des grandes échelles (LES) est effectuée sur un modèle réduit de la géométrie puisque l’envergure est tronquée à 10% de sa valeur totale. Malgré les limitations de cette approche, en particulier du fait que la trop petite extension du domaine selon l’envergure empêche un développement tridimensionnel correct de la turbulence, le calcul acoustique bidimensionnel associé produit des résultats consistants. Le modèle 3D complet est ensuite étudié, avec, de la même manière, une LES qui met en évidence des caractéristiques aérodynamiques cette fois tout à fait conformes à la DNS de référence. Une décimation des termes sources par interpolation spatiale est nécessaire pour réduire la taille du modèle acoustique 3D; les résultats après propagation souffrent donc de cette approximation qui nécessite une plus ample validation.

Download or read book Simulation directe du bruit de bord de fuite d un profil par une m thode multi domaines written by Thomas Le Garrec and published by . This book was released on 2008 with total page 208 pages. Available in PDF, EPUB and Kindle. Book excerpt: L’analyse des mécanismes de génération de bruit pour des tronçons d’aile placés dans des écoulements à grand nombre de Reynolds s’inscrit dans le cadre de la réduction du bruit de cellule des avions. Afin d’améliorer la compréhension des phénomènes mis en jeu, nous proposons de développer un code aéroacoustique permettant d’obtenir directement le bruit d’un profil. Nous détaillons en particulier le développement de méthodes numériques minimisant les erreurs de dispersion et de dissipation afin de préserver la nature des ondes acoustiques. Une stratégie de calcul multi échelles multi pas de temps permet la réalisation de raffinements locaux en maillage structuré et ainsi la réduction du coût de calcul. Ce code est mis en oeuvre pour simuler le bruit rayonné par un profil NACA0012 en 2D à faible nombre de Reynolds et étudier l’influence de l’angle d’attaque. Parmi les mécanismesde génération de bruit, le mécanisme de bruit tonal peut se rencontrer dans des configurations avec des nombres de Reynolds modérés. Une discussion sur l’existence de ce mécanisme par un profil NACA0012 à Reynolds 2×105 est proposée. Nous menons aussi une étude numérique 3D de l’influence du confinement expérimental, créé par les parois d’une soufflerie, sur les champs aérodynamique et acoustique autour d’un profil NACA0018 à Reynolds 2×105. Enfin, le bruit de bord de fuite d’un profil NACA0012 tronqué à grand nombre de Reynolds (2.32×105) est calculé par simulation des grandes échelles. Une première comparaison des résultats est effectuée avec la base de données expérimentale. EXAVAC. Les principaux mécanismes de génération sonore sont bien reproduits par notre approche multi domaine.

Download or read book Simulations des grandes chelles pour les coulements turbulents anisothermes written by Sabine Husson and published by . This book was released on 2007 with total page 169 pages. Available in PDF, EPUB and Kindle. Book excerpt: L'objectif de cette étude est d'analyser l'impact d'un gradient thermique sur un écoulement turbulent subsonique dans un canal plan bi-périodique avec températures pariétales imposées pour des nombres de Reynolds de frottement de 180 et 395. Pour ce type d'écoulement, caractérisé par des variations de température qui peuvent être importantes et donc des variations significatives des propriétés du fluide, nous utilisons la Simulation des Grandes Echelles avec un algorithme basé sur les équations bas Mach. Dans un premier temps, nous comparons certains de nos résultats avec des données de simulations numériques directes et validons ainsi les choix effectués. Nous étudions ensuite l'influence des variations de la conductivité et de la viscosité et montrons que celle-ci est négligeable pour un cas faiblement anisotherme mais pas lorsque l'anisothermie est forte. La question de la modélisation sous-maille thermique est ensuite abordée. Nos résultats ne montrent pas de différence significative entre les modèles à nombre de Prandtl sous-maille constant et dynamique. Nous analysons l'effet d'une augmentation du rapport de températures et observons une perte de symétrie des profils. Le mécanisme physique sous-jacent est expliqué. Enfin, nous employons l'adimensionnement semi-local et la transformation de Van Driest et observons alors un rapprochement des profils obtenus à faible et à fort ratios de températures.

Download or read book Mod lisation et Simulation des Ecoulements Compressibles par la M thode des El ments Finis Galerkin Discontinus written by Kossivi Gokpi and published by . This book was released on 2013 with total page 0 pages. Available in PDF, EPUB and Kindle. Book excerpt: L'objectif de ce travail de thèse est de proposer la Méthodes des éléments finis de Galerkin discontinus (DGFEM) à la discrétisation des équations compressibles de Navier-Stokes. Plusieurs challenges font l'objet de ce travail. Le premier aspect a consisté à montrer l'ordre de convergence optimal de la méthode DGFEM en utilisant les polynômes d'interpolation d'ordre élevé. Le deuxième aspect concerne l'implémentation de méthodes de ''shock-catpuring'' comme les limiteurs de pentes et les méthodes de viscosité artificielle pour supprimer les oscillations numériques engendrées par l'ordre élevé (lorsque des polynômes d'interpolation de degré p>0 sont utilisés) dans les écoulements transsoniques et supersoniques. Ensuite nous avons implémenté des estimateurs d'erreur a posteriori et des procédures d 'adaptation de maillages qui permettent d'augmenter la précision de la solution et la vitesse de convergence afin d'obtenir un gain de temps considérable. Finalement, nous avons montré la capacité de la méthode DG à donner des résultats corrects à faibles nombres de Mach. Lorsque le nombre de Mach est petit pour les écoulements compressibles à la limite de l'incompressible, la solution souffre généralement de convergence et de précision. Pour pallier ce problème généralement on procède au préconditionnement qui modifie les équations d'Euler. Dans notre cas, les équations ne sont pas modifiées. Dans ce travail, nous montrons la précision et la robustesse de méthode DG proposée avec un schéma en temps implicite de second ordre et des conditions de bords adéquats.

Download or read book Mod lisation et simulation d coulements compressibles bas nombre de Mach written by Yann Moguen and published by . This book was released on 2008 with total page 160 pages. Available in PDF, EPUB and Kindle. Book excerpt: Cette étude porte sur une méthodologie permettant de calculer les champs thermodynamiques et cinématiques d'un modèle d'écoulement compressible dans lequel le nombre de Mach peut être petit devant l'unité. Un problème fondamental que l'on rencontre à bas nombre de Mach est que la vitesse d'écoulement du fluide et la célérité des ondes acoustiques dont il est le support relèvent d'échelles d'observation très différentes. L'algorithme retenu, de la forme estimation/correction, s'appuie sur une prise en compte implicite des termes véhiculant de l'information acoustique au sein de l'écoulement. Un rôle privilégié est attribué à la pression, qui joue un rôle-clef dans les découplages entre équations s'effectuant à mesure que le nombre de Mach décroît, comme cela apparaît lors des approches asymptotiques présentées. Les conditions d'interaction aéroacoustique à bas nombre de Mach, ainsi que les modalités de la disparition de cette interaction lorsque le nombre de Mach tend vers zéro, sont établies au niveau de la modélisation continue. Dans le cadre d'une méthode aux volumes finis d'ordre un centrés aux cellules, les propriétés asymptotiques continues peuvent être retrouvées au niveau discret à condition d'adopter l'interpolation centrée pour les pressions, flux de masse et vitesses aux interfaces entre cellules du maillage. L'effet d'une fluctuation de pression de fréquence acoustique sur l'énergie cinétique du gaz en écoulement est illustré numériquement avec ce choix d'interpolation, ainsi que le problème de découplage en damier qui apparaît alors. L'origine de ce problème est expliquée à l'aide d'une analyse asymptotique multi-échelle semi-discrète. Le défaut de consistance, au niveau asymptotique, de l'approximation numérique résultant de l'utilisation d'une dissipation numérique est discuté.

Download or read book Etude par simulation num rique directe du rayonnement acoustique de couches de m lange isothermes et anisothermes written by Véronique Fortuné and published by . This book was released on 2000 with total page 161 pages. Available in PDF, EPUB and Kindle. Book excerpt: LE CALCUL DIRECT DU RAYONNEMENT ACOUSTIQUE D'UNE COUCHE DE MELANGE EST REALISE EN RESOLVANT LES EQUATIONS DE NAVIER-STOKES DANS UN DOMAINE DE CALCUL QUI PERMET L'ACCES AU CHAMP ACOUSTIQUE LOINTAIN DE L'ECOULEMENT. L'OUTIL QUE NOUS AVONS DEVELOPPE UTILISE LA TECHNIQUE DE LA SIMULATION NUMERIQUE DIRECTE ALLIEE A DES METHODES NUMERIQUES PRECISES POUR ASSURER UNE BONNE QUALITE DU CALCUL ACOUSTIQUE DIRECT. DES SIMULATIONS 2D ET 3D DE L'EVOLUTION TEMPORELLE DE COUCHES DE MELANGE ISOTHERMES ET ANISOTHERMES SONT EFFECTUEES EN REGIME SUBSONIQUE ET NOTAMMENT A FAIBLE NOMBRE DE MACH. L'APPROCHE TEMPORELLE ADOPTEE PERMET D'IDENTIFIER L'EMISSION ACOUSTIQUE ASSOCIEE A CHACUNE DES PHASES DE LA TRANSITION D'UNE COUCHE DE MELANGE. LES RESULTATS DES CALCULS ACOUSTIQUES DIRECTS REVELENT D'UNE PART QUE L'EMISSION SONORE PREDOMINANTE PROVIENT DANS TOUS LES CAS D'UN PROCESSUS D'APPARIEMENT ET QUE LES EFFETS 3D REDUISENT GLOBALEMENT L'EMISSION ACOUSTIQUE DE LA COUCHE DE MELANGE. D'AUTRE PART, LES PRINCIPALES CONSEQUENCES DES EFFETS COMBINES DE LA TEMPERATURE ET DE LA COMPRESSIBILITE OBSERVEES EXPERIMENTALEMENT (AUGMENTATION/REDUCTION DE L'EMISSION SONORE A NOMBRE DE MACH FAIBLE/ELEVE) SONT REPRODUITES AVEC LE MODELE TEMPOREL. LES DONNEES DES SIMULATIONS SONT EGALEMENT UTILISEES POUR REALISER DES PREDICTIONS DE BRUIT BASEES SUR L'ANALOGIE DE LIGHTHILL. LA COMPARAISON DE CES ESTIMATIONS AVEC LES SOLUTIONS DE REFERENCE OBTENUES PAR LE CALCUL ACOUSTIQUE DIRECT MONTRE UN EXCELLENT ACCORD DANS TOUS LES CAS. DANS LES CAS ANISOTHERMES, NOUS MONTRONS LA NECESSITE DE TENIR COMPTE D'UN TERME SOURCE SUPPLEMENTAIRE ET L'ANALYSE DES CONTRIBUTIONS SEPAREES DE CHAQUE TERME SOURCE NOUS PERMET D'INTERPRETER LE MECANISME DE RENVERSEMENT DE TENDANCE COMME LE RESULTAT D'UN CHANGEMENT DE TERME SOURCE PREPONDERANT.

Download or read book Simulation num rique d coulements r actifs petits nombres de Mach written by Gérard Fernandez and published by . This book was released on 1989 with total page 462 pages. Available in PDF, EPUB and Kindle. Book excerpt: Ce travail traite de la construction de schémas conservatifs efficaces, pour la résolution sur un maillage non structure de type éléments-finis, d'un système d'équations aux dérivés partielles qui décrit la propagation de fronts de flamme en milieu gazeux. On présente un solveur de Riemann approche pour les équations d'Euler décrivant un mélange de deux gaz ayant des propriétés différentes. Pour répondre à la disparité des échelles de temps et de longueur présente dans ce type d'écoulements (faible nombre de Mach et fronts de flamme très minces), On propose des schémas implicites utilisant une approximation décentrée. Cette approche possède de meilleures propriétés matricielles qu'une approximation centrée et rend ainsi possible l'utilisation d'un algorithme de relaxation (Gauss-Seidel). On poursuit, par la mise au point de schémas partiellement implicites, obtenus par une décomposition en parties lente et rapide des flux hyperboliques. On envisage alors la construction d'un schéma semi-implicite précis à l'ordre deux pour la partie lente des flux. On conclut par quelques applications. On s'intéresse à un problème modèle non linéaire d'acoustique. On utilise ensuite une procédure d'adaptation dynamique de maillage, pour étudier l'influence de la courbure des flammes sur leur extinction (modèle à densité constante) et une instabilité hydrodynamique conduisant à une flamme nommée Tulipe

Download or read book Simulations des grandes chelles et mod lisations hybrides RANSE LES pour le calcul d coulements turbulents de grande complexit written by Chikhaoui Oussama and published by . This book was released on 2007 with total page 272 pages. Available in PDF, EPUB and Kindle. Book excerpt: Au cours de ce travail de thèse, on s’intéresse aux simulations des grandes échelles et aux modèlisations hybrides RANSE/LES. Les capacités du solveur ISIS-CFD initialement conçu pour la résolution des équations Navier-Stokes en moyenne de Reynolds, ont été étendues à ces différentes méthodes en intégrant différents modèles de turbulence de façon à envisager un code de calcul complet capable de traiter une large gamme de problèmes complexes de nature académique ou industrielle. Les modèles et les méthodes numériques choisis et implémentés ont été justifiés et validés sur plusieurs cas test académiques et ont fait l’objet de comparaisons concluantes avec d’autres codes de calcul dans les contextes LES et hybrides. Les méthodes hybrides étudiées ont montré une bonne capacité à retrouver les solutions escomptées tout en permettant une grande économie en résolution de maillage. Un critère basé sur l’évaluation du résidu du budget de quantité de mouvement de l’écoulement moyen a également été proposé comme indicateur des erreurs numériques commises dans les simulations LES et hybrides. Finalement, des simulations d’écoulements turbulents complexes utilisant des modélisations hybrides ont été entreprises. L’utilisation des modélisations hybrides pour le calcul de l’écoulement autour d’un modèle simplifié de voiture en dérapage (corps de Willy) permet de reproduire, avec fidélité et à moindre coût, les observations expérimentales d’un écoulement turbulent de grande complexité.

Download or read book Etude num rique d coulements de paroi compressibles written by François Kremer and published by . This book was released on 2012 with total page 158 pages. Available in PDF, EPUB and Kindle. Book excerpt: Cette thèse est consacrée à la simulation des écoulements de paroi turbulents. L’approche numérique utilisée consiste à calculer directement les champs aérodynamiques et acoustiques de l’écoulement par simulation des grandes échelles (LES), à l’aide de schémas numériques peu dissipatifs et peu dispersifs. Cette approche repose généralement sur une intégration temporelle explicite qui se révèle fortement pénalisante dans le cas des écoulements de paroi, où le raffinement du maillage entraîne une forte diminution du pas de temps. Pour répondre à cette problématique, deux méthodes d’intégration temporelle semi-implicites d’ordre 4 à 6 étapes sont développées. Ces méthodes consistent à intégrer de manière implicite les termes contenant des dérivées spatiales normales à la paroi, et de manière explicite les autres termes, ce qui permet de relâcher la contrainte sur le pas de temps. Une analyse dans l’espace de Fourier et des cas test de propagation acoustique montrent que les méthodes développées ont une précision au moins égale à celle du schéma de Runge-Kutta standard d’ordre 4. Une technique de partitionnement semi-implicite/explicite du maillage est ensuite mise en œuvre afin de réduire le coût numérique. A l’aide de cette technique, les schémas semi-implicites permettent de réduire le temps CPU des simulations par rapport à des calculs s’appuyant uniquement sur un schéma explicite. Des LES de canal plan turbulent sont ensuite mises en œuvre pour un nombre de Mach de 0.5 et des nombres de Reynolds de friction de 350, 600 et 960, et pour un nombre de Mach de 0.1 et un nombre de Reynolds de 350. Les caractéristiques aérodynamiques de l’écoulement sont comparées avec succès à des simulations numériques directes de la littérature. Les résultats des simulations permettent ensuite d’analyser les effets du nombre de Reynolds sur les profils de vitesse moyenne et fluctuante, sur les spectres de pression pariétale, et sur les structures de la zone interne de la couche limite. Les dimensions de ces structures, estimées à l’aide des spectres de vitesse longitudinale, se révèlent peu dépendantes du nombre de Reynolds. Enfin, pour le calcul à nombre de Mach de 0.1, des composantes acoustiques sont détectées dans le spectre de pression pariétale. Ces composantes représentent l’empreinte du rayonnement acoustique de la couche limite, calculé directement par la simulation.

Download or read book Mod lisation de paroi et traitement aux interfaces des maillages non conformes pour les simulations a roacoustiques avec une approche num rique d ordre lev written by Sophie Le Bras and published by . This book was released on 2016 with total page 181 pages. Available in PDF, EPUB and Kindle. Book excerpt: Cette thèse est consacrée au développement de méthodes numériques pour la prévision du bruit des jets par la simulation des grandes échelles (LES). L’approche LES suivie s’appuie sur l’utilisation de schémas de discrétisation spatiale implicites d’ordre élevé peu dissipatifs et peu dispersifs en volumes finis. Elle permet de calculer directement les sources acoustiques dans les écoulements turbulents et de propager les ondes sonores avec précision. Deux méthodes numériques sont développées en vue de faciliter la réalisation des simulations. La première méthode est la mise en œuvre d’une modélisation de paroi pour s’affranchir des contraintes liées à la résolution des couches limites qui se développent près des parois. Un modèle de paroi analytique est couplé aux schémas d’ordre élevé de discrétisation spatiale. Une discrétisation spatiale particulière, s’appuyant sur la reconstruction de cellules fictives, est proposée près des parois. Sa performance est évaluée en simulant un écoulement turbulent de canal à un nombre de Mach de 0.2 et un nombre de Reynolds de frottement de 2000, puis un écoulement de jet simple subsonique et isotherme à un nombre de Mach de 0.6 et un nombre de Reynolds basé sur le diamètre du jet de 570 000. Les caractéristiques aérodynamiques et acoustiques des écoulements sont comparées avec succès aux résultats des simulations numériques directes et aux mesures expérimentales de la littérature. La seconde méthode porte sur le développement d’un traitement aux interfaces des maillages non conformes. Ces maillages présentent des discontinuités aux interfaces entre les blocs ce qui permet l’utilisation de maillages plus simples pour les calculs. Le traitement proposé assure la compatibilité entre les schémas de discrétisation spatiale et les maillages non conformes, tout en répondant aux exigences de précision imposées par les simulations aéroacoustiques. Ce traitement s’appuie sur la réalisation d’interpolations de type meshless. Sa validité est examinée en simulant la convection d’un tourbillon et le développement d’une couche de mélange en 2-D. Les résultats obtenus montrent que le traitement proposé ne génère pas d’oscillations parasites d’amplitude significative et ne perturbe pas le développement de l’écoulement au voisinage des raccords de bloc.

Download or read book Investigation des m thodes d estimation en a roacoustique automobile par r solution temporelle rapide des quations int grales written by Mathieu Watrigant and published by . This book was released on 2010 with total page 210 pages. Available in PDF, EPUB and Kindle. Book excerpt: Le travail présenté dans ce mémoire traite de la problématique des calculs aéroacoustiques dans la zone source, en vue d'une meilleure estimation du bruit aérodynamique perçu par les occupants d'un véhicule. L'objectif recherché est de proposer une méthode de calcul qui prenne en compte les contraintes industrielles. Une analogie pour la pression totale est développée et résolue à cet effet. Cette analogie est obtenue par une recombinaison des équations de Navier-Stokes, d'une manière similaire à celle effectuée par Lighthill en 1952. Les analogies aéro-acoustiques présentent l'avantage d’être industriellement accessibles. Nous réalisons ensuite une validation de l'analogie proposée pour des cas d'écoulements à compléxité croissante. Les premières validations sont réalisées dans le domaine fréquentiel à l'aide de sources définies de manière analytique et sans obstacle, en 2D et 3D. Nous profitons de ces sources analytiques pour déterminer les limites de validité des résultats de l'analogie proposée. Le deuxième cas test étudié concerne l'écoulement autour d’un cylindre 2D, dans le domaine spectral. Pour ce cas, nous disposons à la fois d'un calcul direct acoustique (DNA, référence) et d'un calcul LES 2D obtenu avec le logiciel Fluent. Les résultats de l'analogie appliquée aux sources obtenues d'une part par le calcul DNA et d'autre part par le calcul LES sont comparés à ceux obtenus directement par le calcul DNA. Enfin, nous ouvrons le travail à une application industrielle avec l'étude de l'écoulement autour d'un obstacle tridimensionnel complexe à nombre de Reynolds élevé. L'écoulement aérodynamique est simulé à l'aide d'une méthode hybride RANS / LES (type DES), et les calculs d'analogie sont réalisés dans le domaine temporel, par la méthode des temps avancés.

Download or read book Mod lisation et simulation par l ments finis et volumes finis d coulements turbulents avec prise en compte de mod les de proche paroiI written by Olivier Guerriau and published by . This book was released on 2000 with total page 203 pages. Available in PDF, EPUB and Kindle. Book excerpt: Ce travail contribue au développement d'une méthode de calcul des écoulements turbulents compressibles à faible nombre de Mach avec la prise en compte d'effets de proche paroi. La région de proche paroi est le lieu où les taux de production et les maxima d'intensité de la turbulence sont les plus élevés. La distinction des différents mécanismes de production de la turbulence nécessite alors un surcroît de moyen pour l'analyse. Ceci est particulièrement vrai pour les études numériques, où le fort gradient de la dissipation de l'énergie cinétique turbulente requiert une haute résolution, typiquement de l'ordre de 60 à 100 nœuds à travers la couche limite. La résolution numérique de la sous-couche visqueuse est testée longtemps inaccessible à cause de la limitation des ressources informatiques, au moins pour les écoulements complexes. Afin d'obtenir un compromis raisonnable entre le temps de calcul, et la qualité des résultats nous développons une approche bicouche qui introduit des effets bas Reynolds dans les modèles de turbulence k - ε et ui''uj" - ε. Nous avons de plus analysé l'impact de la viscosité numérique sur la qualité des résultats pour des écoulements à faible nombre de Mach. Nos simulations confirment le comportement pathologique du solveur hyperbolique, résultant de l'approximation erronée du schéma de Roe. Une correction du schéma utilisant le préconditionnement de Turkel permet de supprimer l'excès de viscosité numérique et améliore la précision de la solution. Des résultats de simulations d'écoulements bidimensionnels non réactifs sont présentes. L'étude d'écoulements cisaillés avec ou sans recirculations dans des configurations académique et industrielle donnent lieu à une évaluation précise des modèles développés.