Développement d'une méthode numérique multi-échelle et multi-approche appliquée à l'atomisation

par Felix Dabonneville

Thèse de doctorat en Mecanique des fluides, energetique, thermique, combustion, acoustique

Sous la direction de Julien Reveillon et de François-Xavier Demoulin.

Le président du jury était Marc Massot.

Le jury était composé de Grégory Pinon, Jérôme Hélie.

Les rapporteurs étaient Pierre Haldenwang, Federico Piscaglia.


  • Résumé

    L’objet de cette thèse a été de développer une méthode numérique multi-approche et multiéchelle appliquée à la simulation d’écoulements diphasiques de fluides non miscibles, incompressibles et isothermiques et plus particulièrement à l’atomisation primaire. Cette méthode repose sur une approche couplée entre un maillage local raffiné et un maillage global plus large. Le couplage est explicite avec raffinement en temps, c’est-à-dire que chaque domaine évolue selon son propre pas de temps. Afin de prendre en compte les différentes échelles en temps et en espace dans le processus d’atomisation, cette méthode numérique couple deux méthodes numériques diphasiques différentes : une méthode de capture de l’interface dans le domaine local raffiné près de l’injecteur et une méthode de sous-maille dans le domaine global grossier et la région du spray dispersé. Le code développé et parallélisé dans le logiciel OpenFOAMR s’avère capable de réduire de manière significative le temps de calcul d’une simulation aux grandes échelles de l’atomisation dans un injecteur coaxial, tout en prédisant de manière fiable les données expérimentales.

  • Titre traduit

    Development of a multi-approach and multi-scale numerical method applied to atomization


  • Résumé

    The purpose of this work has been to develop a multi-approach and multi-scale numerical method applied to the simulation of two-phase flows involving non miscible, incompressible and isothermal fluids, and more specifically primary atomization. This method is based on a coupled approach between a refined local mesh and a coarser global mesh. The coupling is explicit with refinement in time, i.e. each domain evolves following its own time-step. In order to account for the different scales in space and time of the atomization process, this numerical method couples two different two-phase numerical methods: an interface capturing method in the refined local domain near the injector and a sub-grid method in the coarser global domain in the dispersed spray region. The code has been developed and parallelized in the OpenFOAMR software. It is able to reduce significantly the computational cost of a large eddy simulation of a coaxial atomization, while predicting with accuracy the experimental data.


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Informations

  • Sous le titre : Développement d'une méthode numérique multi-échelle et multi-approche appliquée à l'atomisation
  • Détails : 1 vol. (255 p.)
  • Annexes : Bibliogr. 179 références
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