Modelisation et calcul d'ecoulements diphasiques a phases separees et application au remplissage d'un reservoir a carburant

par BENOIT GRANIER

Thèse de doctorat en Sciences appliquées

Sous la direction de A. Lerat.

Soutenue en 1996

à Paris. ENSAM .

    mots clés mots clés


  • Résumé

    Notre objectif est de construire un outil numerique adapte a l'etude du remplissage d'un reservoir a carburant. Une telle application fait intervenir deux problemes couples: l'evolution de l'etat du carburant et du gaz - consideres comme deux fluides incompressibles et immiscibles - et le deplacement des interfaces gaz-liquide dans le reservoir. Nous construisons tout d'abord un schema implicite original dedie a la resolution des equations de navier-stokes en regime incompressible instationnaire. Nous utilisons a cet effet une methode de compressibilite artificielle couplee a une technique de pas de temps dual. L'analyse des proprietes lineaires de stabilite et de convergence de ce schema permet d'evaluer son comportement numerique ainsi que les plages de variation de ses parametres de controle. Plusieurs cas de validation - plaque plane et cavites entrainees - sont consideres pour divers nombres de reynolds en regimes stationnaire et instationnaire. La methode de suivi d'interface par iso-surfaces est ensuite presentee. Nous detaillons ses caracteristiques puis precisons certains apports specifiques tels que l'ecriture des conditions aux limites, l'utilisation d'un procede de reinitialisation et le traitement de rapports de masse volumique eleves. La tension superficielle est modelisee a l'aide de la methode des forces de surface continues. L'ensemble est valide par le calcul des instabilites hydrodynamiques de rayleigh-taylor et de kelvin-helmholtz, et par la simulation de la propagation d'ondes capillaires. Nous montrons egalement que la masse de chaque fluide est conservee a l'ordre de precision du schema numerique. Des applications dans le domaine de l'aerodynamique interne d'un vehicule automobile sont finalement decrites. La modelisation de l'impact normal de gouttes sur une surface solide met en evidence le role essentiel joue par la tension superficielle et la courbure de la paroi. Des modifications apportees au logiciel industriel de mecanique des fluides fire (avl) autorisent la simulation numerique du remplissage de reservoirs 2d et 3d


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  • Détails : 165 P.
  • Annexes : 128 REF.

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