modélisation de l’impact d’un dièdre sur un plan d’eau par un couplage en pénalité
DESCRIPTION
Modélisation de l’impact d’un dièdre sur un plan d’eau par un couplage en pénalité. N.Aquelet, M.Souli, N.Couty. Quel est l’intérêt d’une telle approche?. Pourquoi s’intéresser à l’impact entre un dièdre et un plan d’eau?. Réponse : SLAMMING ! Mais qu’est-ce que le slamming?…. - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
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Journée GDR - 11 juin 2004
Modélisation de l’impact d’unModélisation de l’impact d’un
dièdre sur un plan d’eau par dièdre sur un plan d’eau par
un couplage en pénalitéun couplage en pénalité
N.Aquelet, M.Souli, N.Couty
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2Journée GDR - 11 juin 2004
Quel est l’intérêt d’une telle Quel est l’intérêt d’une telle approche?approche?
Pourquoi s’intéresser à l’impact
entre un dièdre et un plan d’eau?
Réponse: SLAMMING!
Mais qu’est-ce que le slamming?…
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3Journée GDR - 11 juin 2004
Quel est l’intérêt d’une telle Quel est l’intérêt d’une telle approche?approche?
Modèle 2D
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4Journée GDR - 11 juin 2004
PlanPlan
Quel est l’intérêt d’une telle approche?
Comment effectuer la modélisation?
Présentation du Couplage Fluide/Structure
Couplage Fluide/Structure avec amortissement
Application du couplage avec amortissement à notre problème d’interaction fluide/structure
Conclusion
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5Journée GDR - 11 juin 2004
Comment fait-on la modélisation?Comment fait-on la modélisation?
Idée:
Transmettre correctement les
efforts de couplage entre la
structure (coque) et le fluide (eau)
coque eau
Feau>>coque
Fcoque>>eau
On a besoin de
résultats de référenceBibliographie
???
Comment vérifier que les résultats numériques
ont un sens physique?
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6Journée GDR - 11 juin 2004
Comment fait-on la modélisation?Comment fait-on la modélisation?
Approche
Théorique
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7Journée GDR - 11 juin 2004
Comment fait-on la modélisation?Comment fait-on la modélisation? Approches théoriques Approches théoriques
Bibliographie: Quelques résultats théoriques
Problème 2D : ( x , y , t )
Dièdre rigide
Chute à vitesse constante ( V )
Fluide incompressible, irrotationnel
Pas d’effets « coussin d ’air »
HYPOTHESES
p
x
??
Surface libre
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8Journée GDR - 11 juin 2004
Comment fait-on la modélisation?Comment fait-on la modélisation?Approches théoriquesApproches théoriques
Bibliographie: Quelques résultats théoriques
Wagner (1932), Zhao et Faltinsen (1993):
Approche asymptotique valide pour
(Mp
a)
(sec)
Pression = f(temps) pour
en un point fixe du dièdre
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9Journée GDR - 11 juin 2004
Comment fait-on la modélisation?Comment fait-on la modélisation?
Approche
Numérique
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10Journée GDR - 11 juin 2004
Comment effectuer la modélisation?Comment effectuer la modélisation?Approche numériqueApproche numérique
Problèmes de modélisation: Grandes déformations du fluide Interactions Fluide/Structure
Solutions envisagées:Approche Lagrangienne Modélisation Lagrangienne du fluide Contact Contact Fluide/StructureApproche Eulérienne Modélisation Eulérienne du fluide CouplageCouplage Fluide/Structure
Mouvement de la matière
Etat n
Etat n+1
Etat n+1
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11Journée GDR - 11 juin 2004
Comment effectuer la modélisation?Comment effectuer la modélisation?Approche numériqueApproche numérique
Formulation Lagrangienne Formulation Eulérienne
Couplage>>>Couplage>>>transmission des efforts d’un nœud
structure à une particule fluide
contact >>>contact >>>transmission des efforts d’un nœud
structure à un nœud fluide
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12Journée GDR - 11 juin 2004
PlanPlan
Quel est l’intérêt d’une telle approche?
Comment effectuer la modélisation?
Présentation du Couplage Fluide/Structure
Couplage Fluide/Structure avec amortissement
Application du couplage avec amortissement à notre problème d’interaction fluide/structure
Conclusion
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13Journée GDR - 11 juin 2004
Présentation du Couplage Présentation du Couplage Fluide/StructureFluide/Structure
À la fin de l’état n,
une fois le champ de vitesse connu:
VsVf
Calcul de la pénétration
d=(Vs-Vf).dt
zoom
Particule fluide
à proximité
du nœud
structure
Au début de l’état n+1,
Ajout aux efforts
s ’exerçant sur la particule bleue,
une force FSi d<0
zoom
kF = -k.d
Structure
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14Journée GDR - 11 juin 2004
Présentation du Couplage Présentation du Couplage Fluide/StructureFluide/Structure
K???
Objet de ma thèsePour le moment, on a choisit:Minimun entre le module de la compressibilité
locale du fluide Kfluide et la rigidité de la
structure Kstructure :
K = min{Kfluide, Kstructure }paramètre de relaxation
Quel valeur doit-on donner à K
pour respecter la solution physique
du problème d’interaction?
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15Journée GDR - 11 juin 2004
Présentation du Couplage Présentation du Couplage Fluide/StructureFluide/Structure
K???K???
Exemple du piston
Structure
Fluide
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16Journée GDR - 11 juin 2004
Présentation du Couplage Présentation du Couplage Fluide/StructureFluide/Structure
K???K???
Courbe de référence
Pression sur le piston
Nœuds fluide et structure confondus
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17Journée GDR - 11 juin 2004
Présentation du Couplage Présentation du Couplage Fluide/StructureFluide/Structure K??? K???
Lorsque K est trop petit, il y a des fuites: Ici, K semble correct, ... :
Couplage en pénalité
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18Journée GDR - 11 juin 2004
Présentation du Couplage Présentation du Couplage Fluide/StructureFluide/Structure K??? K???
Courbe de référence
Couplage en pénalité
…..mais la pression oscille fortementoscille fortement
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19Journée GDR - 11 juin 2004
PlanPlan
Quel est l’intérêt d’une telle approche?
Comment effectuer la modélisation?
Présentation du Couplage Fluide/Structure
Couplage Fluide/Structure avec amortissement
Application du couplage avec amortissement à notre problème d’interaction fluide/structure
Conclusion
![Page 20: Modélisation de l’impact d’un dièdre sur un plan d’eau par un couplage en pénalité](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062409/56815074550346895dbe709f/html5/thumbnails/20.jpg)
20Journée GDR - 11 juin 2004
Couplage avec amortissementCouplage avec amortissement
C
k
d
2pouroptimalentAmortissem
M
Cet
M
kavec
0d²'d"d:réécrirepeuton'lque
mm
m.mMavec0kd'Cd"d.M
fluidestructure
fluidestructure
Force d’inertie
Force dissipative
Force de rappel
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21Journée GDR - 11 juin 2004
Couplage avec amortissementCouplage avec amortissement
Courbe de référence
Superposition des courbes!
Les oscillations sont amorties
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22Journée GDR - 11 juin 2004
PlanPlan
Quel est l’intérêt d’une telle approche?
Comment effectuer la modélisation?
Présentation du Couplage Fluide/Structure
Couplage Fluide/Structure avec Amortissement
Application du couplage avec Amortissement au problème d’interaction fluide/structure
Conclusion
![Page 23: Modélisation de l’impact d’un dièdre sur un plan d’eau par un couplage en pénalité](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062409/56815074550346895dbe709f/html5/thumbnails/23.jpg)
23Journée GDR - 11 juin 2004
Application du amortissement au Application du amortissement au slammingslamming
Courbe
théorique
p
x
Problème 2D : ( x , y , t )
Dièdre rigide
Chute à vitesse constante ( V )
Fluide incompressible, irrotationnel
Pas d’effets « coussin d ’air »
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24Journée GDR - 11 juin 2004
ComparaisonComparaison
Pression avec amortissement / sans amortissement
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25Journée GDR - 11 juin 2004
Comparaison Comparaison
Courbes numérique / théorique
(Sec)
(Mp
a)
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26Journée GDR - 11 juin 2004
PlanPlan
Quel est l’intérêt d’une telle approche?
Comment effectuer la modélisation?
Présentation du Couplage Fluide/Structure
Couplage Fluide/Structure avec amortissement
Application du couplage avec amortissement à notre problème d’interaction fluide/structure
Conclusion
![Page 27: Modélisation de l’impact d’un dièdre sur un plan d’eau par un couplage en pénalité](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062409/56815074550346895dbe709f/html5/thumbnails/27.jpg)
27Journée GDR - 11 juin 2004
ConclusionConclusion
L’introduction de l’amortissement dans le couplage en pénalité permet de dissiper oscillations numériques
Amélioration du calcul de KPerspectives intéressantes et recherchées
actuellement: Mise en œuvre d’une méthode de calcul de K Implémentation d’un programme de calcul de K
![Page 28: Modélisation de l’impact d’un dièdre sur un plan d’eau par un couplage en pénalité](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062409/56815074550346895dbe709f/html5/thumbnails/28.jpg)
28Journée GDR - 11 juin 2004
PerspectivesPerspectives
V
Rigid wall
H?
![Page 29: Modélisation de l’impact d’un dièdre sur un plan d’eau par un couplage en pénalité](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062409/56815074550346895dbe709f/html5/thumbnails/29.jpg)
29Journée GDR - 11 juin 2004
PerspectivesPerspectives
Répartition de la fraction volumique?
![Page 30: Modélisation de l’impact d’un dièdre sur un plan d’eau par un couplage en pénalité](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062409/56815074550346895dbe709f/html5/thumbnails/30.jpg)
30Journée GDR - 11 juin 2004
PerspectivesPerspectives
0.3
0.5
0.71
1
11
0 0
0
eau
air
Calcul de la position de la surface libre
par la méthode de Young (VOF: Volume Of Fluid)
La méthode de Young
donne la pente de la droite
en utilisant la répartition de la
fraction volumique
dans les 9 cellules
?
![Page 31: Modélisation de l’impact d’un dièdre sur un plan d’eau par un couplage en pénalité](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062409/56815074550346895dbe709f/html5/thumbnails/31.jpg)
31Journée GDR - 11 juin 2004
?
?
?
?
??
? ?
?
Fuel
Air
Interface matérielle
ou structure
«Inverse de la méthode de Young (VOF) »
Algorithme d’initialisation des fractions volumiques
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32Journée GDR - 11 juin 2004
PerspectivesPerspectives