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Calcul de haute performance en aéroélasticité et en écoulements turbulents tridimentionnels

Ben El Haj Ali, Amin (2008). Calcul de haute performance en aéroélasticité et en écoulements turbulents tridimentionnels. Thèse de doctorat électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

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Résumé

Dans le cadre de cette thèse, nous étudions de nouvelles méthodes numériques de résolution des problèmes d'aéroélasticité et des écoulements turbulents tridimensionnels. Un code de calcul parallèle PFES360, basé sur une approche de décomposition fonctiormelle, est développé dans le but de résoudre des problèmes multiphysiques de grandes tailles.

Le recours aux maillages purement tétraédriques pour la discrétisation des équations gouvernantes dans le cas d'un écoulement turbulent requiert l'utilisation des éléments anisotropiques extrêmement aplatis. La forte distorsion de ces éléments affecte dramatiquement le conditionnement du système. Dans ces conditions, les méthodes standards deviennent incapables de stabiliser la solution numérique. Deux nouvelles définitions de la matrice r de la méthode SUPG (Streamline Upwinding Petrov-Galerkin) et de l'opérateur de capture de chocs sont alors introduites.

Les nouvelles définitions et les méthodes développées ont été implémentées dans PFES360. Des cas tests documentés dans la littérature ont été menés afin de mettre en évidence la performance de ces méthodes. Des comparaisons des résultats avec les valeurs théoriques (plaque plane) et expérimentales (Agard 445.6 et Onera M6) sont présentées.

Le présent travail nous a permis de constater que la réussite de ce genre de simulations dépend de la pertinence méthode de stabilisation, de la précision du modèle de turbulence et essentiellement de la qualité du maillage. En plus, il est important d'assurer la positivité de la viscosité turbulente pour éviter les problèmes de convergence.

Titre traduit

High fidelity computasional aeroelasticity and three-dimentional turbulent flow

Résumé traduit

The main purpose of this thesis is the developement of new numerical procedures for simulating three-dimensional turbulent flows and aeroelasticity problems. In order to solve such large size multi-physics problems a parallel code called PFES360 based on a functional decomposition is developed.

In the case of a turbulent flow the discretization of the governing equations on anisotropic tetrahedral grids requires the use of extremely deformed eleéments. The distortion of these elements dramatically affects the System conditioning. Therefore, standard methods become unable to stabilize the numerical solution. New definitions of the matrix r and the shock capturing operator are then introduced.

These methods have been implemented in PFES360. The performance of the algorithms is demonstrated through numerical studies. Comparisons with analytical (flat plate) and experimental (Agard 445.6 and Onera M6) results are presented.

It has been demonstrated that the success of such simulations depends on the turbulence model, the stabilization method and essentially on the mesh quality. Also, it is important to ensure the positivity of the turbulent viscosity in order to avoid convergence problems.

Type de document: Mémoire ou thèse (Thèse de doctorat électronique)
Renseignements supplémentaires: "Thèse présentée à l'École de technologie supérieure comme exigence partielle à l'obtention du doctorat en génie". Bibliogr : f. [133]-142.
Mots-clés libres: Aéroélasticité. Turbulence. Analyse numérique. Équations.
Directeur de mémoire/thèse:
Directeur de thèse
Soulaïmani, Azzeddine
Programme: Doctorat en génie > Génie
Date de dépôt: 04 août 2010 13:39
Dernière modification: 02 déc. 2016 21:15
URI: http://espace.etsmtl.ca/id/eprint/159

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