Couplage de la méthode intégrale aux frontières en formulation non-primitive et d'une méthode multipolaire pour la simulation d'écoulement incompressibles

par Jitendra Singh

Thèse de doctorat en Mécanique des fluides, énergétique, procédés

Sous la direction de Alain Glière.

Soutenue en 2009

à Grenoble, INPG .


  • Résumé

    Le travail présenté ici porte sur l'élaboration de la méthode des éléments frontière (SEM) pour modéliser divers types d'écoulement dans des dispositifs micro fluidiques. Deux tâches ont été développées; le couplage de la méthode SEM avec des méthodes multipoles afin de diminuer les exigences de calcul, et une nouvelle approche grâce à l'emploi de variables non primitives (N-PV) dans les formulations de la méthode SEM. Les modèles axisymétriques ont été envisagés puisque, tout en permettant la modélisation réaliste des gouttelettes rencontrées dans nos applications, ils sont moins exigeants que les calculs des modèles en trois dimensions. La méthode multipole SEM a été développée pour les problèmes axisymétriques potentiels et ainsi les temps de calcul ont été réduits d'un tiers. Cette méthode a été adaptée à la simulation du phénomène de la libre circulation de surface lors de l'impact d'une goutte. La deuxième partie présente une nouvelle formulation de frontière intégrale des flux Stokes axisymétriques et tridimensionnels. Cette formulation constitue une avancée réelle dans le N-PV SEM basée sur la décomposition de Helmholtz et a été validée sur des problèmes axisymétriques standards.


  • Résumé

    The present work addresses the development of the Soundary Element Method (SEM) to model various types of flow in microfluidics devices. Two tasks were carried out; coupling SEM with multipole methods to decrease computational requirements; and a new direction of employing non-primitive variables (N-PV) in SEM formulations. Axisymmetric flow models were considered since, while allowing the realistic modelling of droplets encountered in our applications, they are less computationally demanding than three-dimensional models. The Multipole Method SEM was developed for axisymmetric potential problems and the computation time was reduced by one third. This method was adapted to the simulation of free surface flow problem of drop impact. A new boundary integral formulation for Stokes flows in axisymmetric and three-dimensional problems is developed in the second part. This formulation constitutes an actual advancement in N-PV SEM based on the Helmholtz decomposition and was validated on standard axisymmetric problems.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (170 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. 173 réf.

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  • Bibliothèque : Service interétablissements de Documentation (Saint-Martin d'Hères, Isère). Bibliothèque universitaire de Sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : TS09/INPG/0148/D
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  • Cote : TS09/INPG/0148
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