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Finite element model for three-dimensional compressible turbulent flows

Li, Wen Yang (2015). Finite element model for three-dimensional compressible turbulent flows. Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

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Résumé

Due to the complexity of the Navier-Stokes equations, numerical methods are widely used to analyze the flows. In this thesis, we establish a finite element model for three-dimensional compressible turbulent flows. We modified an in-house code in order to use several types of elements in a computational domain. We used four types of elements in our mesh: the 8-node hexahedron, the 4-node tetra, the 6-node prism, and the 5-node pyramid. The original code used only the 4-node tetra elements. We used the Streamline Upwind/Petrov-Galerkin stabilization technique with a shock capturing operator.

We validated the code with benchmark tests using the 3D Naca0012 model and the DLR F11 model. We used different sets of Reynolds numbers, Mach numbers, and angles of attack to test the code and compare our results with other numerical and experimental results. Because of the strong nonlinearities with the increase of the angle of attack, we need to set up a solution strategy to avoid divergence of the solution. The tests of verification and validation show that the results we obtained are comparable to those of the references.

Titre traduit

Un modèle d'éléments finis pour les écoulements compressibles turbulents et tridimensionnels

Résumé traduit

A cause de la complexité des équations Naiver-Stokes, les méthodes numériques sont largement utilisées pour analyser les écoulements. Dans ce mémoire, on établit un modèle d’éléments finis pour des fluides compressibles et turbulents. On a modifié un code existant pour que nous puissions utiliser divers éléments dans un même maillage. On a utilisé quatre types d’éléments dans nos maillages : le tétra à 4 noeuds, la brique à 8 noeuds, le prisme à 4 noeuds et la pyramide à 5 noeuds. Le code original utilisait seulement des éléments tétras à 4 noeuds. On a utilisé la technique de stabilisation Streamline upwind/Petrov-Galerkin avec un opérateur de capture de choc.

On a validé le code avec des tests d’évaluation en utilisant le modèle 3D Naca0012 et le modèle DLR F11. On a utilisé différents nombres de Reynolds, nombres Mach et angles d’attaque pour valider le code. On compare notre solution avec les autres résultats numériques et expérimentaux. A cause des fortes non linéarités on a besoin d’une stratégie de résolution pour assurer la convergence de la solution. Les tests de vérification et validation montrent que les résultats obtenus sont comparables avec ceux des références.

Type de document: Mémoire ou thèse (Mémoire de maîtrise électronique)
Renseignements supplémentaires: "Thesis presented to École de technologie supérieure in partial fulfillment of the requirements for a master's degree with thesis in aerospace engineering". Bibliographie : pages 163-171.
Mots-clés libres: Turbulence Modèles mathématiques. Compressibilité. Écoulement tridimensionnel. Méthode des éléments finis. Équations de Navier-Stokes. Turbulence Simulation par ordinateur. écoulements compressibles, Navier-Stokes, modèle de turbulence Spalart Allmaras
Directeur de mémoire/thèse:
Directeur de mémoire/thèse
Soulaïmani, Azzeddine
Co-directeurs de mémoire/thèse:
Co-directeurs de mémoire/thèse
Ben Haj Ali, Amine
Programme: Maîtrise en ingénierie > Génie
Date de dépôt: 27 nov. 2015 16:39
Dernière modification: 10 déc. 2016 16:55
URI: http://espace.etsmtl.ca/id/eprint/1560

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