Contribution numerique a la resolution de problemes d'interaction fluide-structure non lineaires

par OLIVIER LE MAITRE

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de Serge Huberson.

Soutenue en 1998

à Le Havre .

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  • Résumé

    Dans cette these, on s'interesse a la resolution numerique de problemes d'interaction fluide-structure avec grands deplacements des interfaces. Deux cas pratiques sont abordes : la dynamique d'une voile flexible dans un ecoulement instationnaire, les deformations d'une capsule dans un ecoulement tres visqueux. Le document se compose de trois parties distinctes qui traitent d'aspects differents selon les applications : partie i : on y developpe un modele en grands deplacements d'une structure elastique mince idealement flexible. Une approximation par reseaux de fils du comportement du tissus est utilisee. La methode est appliquee a la determination de la geometrie des voiles sous l'action du vent. Partie ii : pour simuler la dynamique d'une voile en interaction avec le vent, une formulation globale, basee sur des considerations energetiques est developpee dans le cas 2d. La solution du probleme non lineaire peut alors etre estimee grace a une approximation particuliere de l'ecoulement et un modele simplifie de structure (membrane en grands deplacement). Plusieurs cas de calculs sont presentes pour des conditions aux limites deterministes ou stochastiques. Partie iii : la derniere partie du memoire utilise une une representation integrale de l'ecoulement de stokes, couplee a un modele de structure elastique non-lineaire pour estimer les deformations d'une capsule dans un ecoulement extensionel. Une methode d'elements de frontiere 3d est developpee en utilisant un filtrage par selection de modes de fourier des deformations de l'enveloppe de la capsule. Une methode stochastique est proposee pour desingulariser le calcul des integrales du probleme fluide. La validation se fait par comparaison avec des solutions axisymetriques et plusieurs cas 3d sont traites.


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Informations

  • Détails : 283 P.
  • Annexes : 80 REF.

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