Robust moving-mesh algorithms for hybrid stretched meshes : application to moving boundaries problems

Landry, Jonathan (2015). Robust moving-mesh algorithms for hybrid stretched meshes : application to moving boundaries problems. Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

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Résumé

A robust Mesh-Mover Algorithm (MMA) approach is designed to adapt meshes of moving boundaries problems. A new methodology is developed from the best combination of wellknown algorithms in order to preserve the quality of initial meshes.

In most situations, known MMAs distribute mesh deformation while preserving a good mesh quality. However, invalid meshes are generated when the motion is complex and/or involves multiple bodies. After studying few MMAs limitations, we propose the following approach: use the Inverse Distance Weighting (IDW) function to produce the displacements field, then the Geometric Element Transformation Method (GETMe) smoothing algorithms to improve the resulting mesh quality and use an untangler to revert negative elements.

The proposed approach has been proven efficient to adapt meshes for various realistic aerodynamic motions: a symmetric wing has suffered large tip bending and twisting and the high-lift components of two wings (one rectangular and one swept) have moved to different flight stages.

Finally, the fluid flow has been solved on adapted meshes and their results are close to experimental ones. However, for situations where moving boundaries are close to contact more improvements need to be made or other approaches should be considered such as the overset grid method.

Titre traduit

Méthodes robustes de mouvement de maillages hybrides : application aux problèmes de frontières mobiles

Résumé traduit

L’objectif principal de ce mémoire est de développer un Algorithme de Mouvement de Maillage (AMM) suffisament robuste qui sera capable d’adapter les maillages de la majorité des problèmes de frontières mobiles. Ainsi, une nouvelle méthodologie est implémentée à partir de la meilleure combinaison provenant d’algorithmes connus dans le but de mieux préserver la qualité des maillages initiaux.

Dans la majorité des simulations, les AMMs standards sont capables de déplacer le maillage en conservant une bonne qualité de maillage, toutefois quand le mouvement est complexe et/ou qu’il y a une interaction multi-corps ils génèrent des maillages invalides. Alors, la nouvelle approche est constituée de trois algorithmes: la fonction pondérée de la distance inverse (PDI) pour produire le champ de déplacements, les algorithmes de lissages de la Méthode de Transformation Géométrique d’Élément (MéTGÉ) pour améliorer la qualité du maillage résultant et un nouvel algorithme basé sur la MéTGÉ qui est capable de réparer les maillages invalides. Il a été prouvé qu’avec cette méthodologie des problèmes de frontières mobiles très difficiles peuvent être résolus.

L’approche proposée a été démontrée efficace pour adapter les maillages de différentes situations aéroélastiques réalistes: une aile symétrique a subi une grande flexion et une grande torsion induites au bout de l’aile; et les dispositifs hypersustentateurs de deux ailes (une rectangulaire et une avec une flèche) ont été déplacés vers différentes positions de vol.

Finalement, il a été prouvé qu’avec la méthode proposée, la majorité des maillages pour les problèmes d’IFS peuvent être adaptés. Toutefois, pour les situations où les surfaces mobiles sont très proches, des améliorations devront être appliquées ou une toute autre direction de résolution devrait être adopté tel que la méthode Chimera.

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 151-156.
Mots-clés libres:	Maillages surfaciques. Méthode des éléments finis. Méthodes des équations intégrales de frontière. Analyse numérique. Avions Ailes Aérodynamique Modèles mathématiques. frontière, mobile, mouvement de maillage, PDI, MéTGÉ, lissage, algorithmes.
Directeur de mémoire/thèse:	Directeur de mémoire/thèse Soulaïmani, Azzeddine
Codirecteur:	Codirecteur Ben Haj Ali, Amine
Programme:	Maîtrise en ingénierie > Génie
Date de dépôt:	16 déc. 2016 15:03
Dernière modification:	28 mars 2017 20:52
URI:	https://espace.etsmtl.ca/id/eprint/1474

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