Contribution numérique à la résolution de problèmes d'interaction fluide-structure non linéaires

par Olivier Le Maitre

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de Serge Huberson.

Soutenue en 1998

à Le Havre .


  • Résumé

    Dans cette thèse, on s'intéresse à la résolution numérique de problèmes d'interaction fluide-structure avec grands déplacements des interfaces. Deux cas pratiques sont abordés : la dynamique d'une voile flexible dans un écoulement instationnaire, les déformations d'une capsule dans un écoulement très visqueux. Le document se compose de trois parties distinctes qui traitent d'aspects différents selon les applications : partie I : on y développe un modèle en grands déplacements d'une structure élastique mince idéalement flexible. Une approximation par réseaux de fils du comportement du tissu est utilisée. La méthode est appliquée à la détermination de la géométrie des voiles sous l'action du vent. Partie II : pour simuler la dynamique d'une voile en interaction avec le vent, une formulation globale, basée sur des considérations énergétiques est développée dans le cas 2D. La solution du problème non linéaire peut alors être estimée grâce à une approximation particulière de l'écoulement et un modèle simplifié de structure (membrane en grands déplacement). Plusieurs cas de calculs sont présentés pour des conditions aux limites déterministes ou stochastiques. Partie III : la dernière partie du mémoire utilise une représentation intégrale de l'écoulement de stokes, couplée à un modèle de structure élastique non-linéaire pour estimer les déformations d'une capsule dans un écoulement extensionnel. Une méthode d'éléments de frontière 3D est développée en utilisant un filtrage par sélection de modes de Fourier des déformations de l'enveloppe de la capsule. Une méthode stochastique est proposée pour désingulariser le calcul des intégrales du problème fluide. La validation se fait par comparaison avec des solutions axisymétriques et plusieurs cas 3D sont traités.


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Informations

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

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