Optimisation des méthodes de calculs d'écoulements tourbillonnaires instationnaires

Optimization of calculation methods for unsteady vortical flows

• Auteur / Autrice : Frédéric Hauville
• Direction : Serge Huberson
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance en 1996
• Etablissement(s) : Le Havre

Mots clés

Mots clés contrôlés

Parallélisme (informatique)

Écoulement instationnaire (dynamique des fluides)

Tourbillons (mécanique des fluides)

Mots clés libres

Physique

Résumé

Nous étudions les écoulements à l'aide des méthodes de calcul décrivant le transport du tourbillon. Ces méthodes sont basées sur une discrétisation volumique des zones tourbillonnaires en particules que l'on suit dans leur mouvement. Ces dernières portent un vecteur tourbillon qui évolue dans le temps en fonction des distorsions locales du champ de vitesse. Ces modélisations numériques d'écoulements tourbillonnaires instationnaires en formulation lagrangienne présentent la particularité d'être bien adaptées à la description de phénomènes complexes, mais ont la réputation d'être couteuses en temps de calcul. Le cadre général de cette thèse est l'amélioration de l'efficacité de ces méthodes sous trois aspects : 1. - Décomposition linéaire/non linéaire. Les effets instationnaires sont décomposés en deux parties : la première correspondant aux mouvements moyens d'amplitude quelconque, la seconde correspondant à de petits mouvements haute fréquence d'amplitude assez faible pour que leurs effets soient approchés par une théorie linéaire. 2. - Approximation par domaine. L'amélioration du modèle consiste à simplifier la description du sillage lointain, en traitant différemment l'évolution dans le temps, des particules éloignées des obstacles. 3 - La programmation parallèle. La vitesse d'une particule est évaluée par les interactions avec les autres particules. Afin d'éviter des communications longue distance entre les processeurs qui sont couteuses en temps, il est nécessaire de modifier l'algorithme de calcul des vitesses, et de l'implémenter judicieusement, afin de conserver la symétrie de la matrice des interactions de particules, par une permutation circulaire des données sur l'ensemble des processeurs, dans le schéma maitre-esclave sous parallèle Virtual Machine. Des applications concernant des problèmes d'énergie éoliens, soit sur des générateurs à hélice (éolienne), soit sur les voiles de bateau pour l'interaction fluide/structure sont développées