Une methode eulerienne pour le calcul numerique de forces fluide-elastiques

par JEAN-YVES RENOU

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de EMMANUEL DE LANGRE.

Soutenue en 1998

à Paris 6 .

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  • Résumé

    Le couplage entre une structure vibrante et un fluide sous ecoulement, appele couplage fluide-elastique, conduit selon les cas a des situations stables ou instables. Les instabilites fluide-elastiques sont tres nuisibles pour les structures car les amplitudes vibratoires croissent exponentiellement jusqu'a leur rupture. Plusieurs domaines, parmi lesquels l'aeronautique, le nucleaire et plus recemment la biomecanique, ont ete confrontes a des situations de couplage instable. Afin d'etudier le couplage fluide-elastique et d'eviter les instabilites, des methodes numeriques ont ete recemment developpees relativement a des problemes industriels specifiques, pour epauler les nombreuses donnees experimentales qui ont ete deja reunies. Nous proposons ici une methode simple pour le calcul numerique de forces fluide-elastiques relativement a des fluides newtoniens incompressibles et pour de faibles amplitudes vibratoires, adaptee a plusieurs situations rencontrees dans le domaine nucleaire. Basee sur un developpement au premier ordre des conditions aux limites en vitesses, cette methode permet d'utiliser un domaine fluide fixe tout au long d'un calcul dynamique, evitant ainsi les difficultes liees aux deformations du maillage. La methode a ete mise en uvre pour deux types de calculs : mouvement de parois impose permettant de determiner les coefficients de masse, amortissement et rigidite ajoutes, et mouvements de parois libres a partir d'une perturbation initiale afin de mettre en evidence les situations instables. La validite de la methode a ete montree a l'aide de quatre cas-tests d'ecoulements laminaires : cylindre vibrant en milieu visqueux, deformation statique d'un canal, ecoulement a l'interieur d'un tube encastre-libre et faisceau de tubes sous ecoulement transverse. Enfin, nous avons montre que la methode n'est pas adaptee aux ecoulements fortement periodiques et nous proposons une loi de parois pour la modelisation d'ecoulements turbulents.


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Informations

  • Détails : 139 p.
  • Annexes : 84 ref.

Où se trouve cette thèse ?

  • Bibliothèque : Centre Technique du Livre de l'Enseignement supérieur (Marne-la-Vallée, Seine-et-Marne).
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : PMC RT P6 1998
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