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Résolution numérique d'écoulements 3 dimensions avec une nouvelle méthode de volumes finis pour maillages non structurés

Perron Sébastien. (2001). Résolution numérique d'écoulements 3 dimensions avec une nouvelle méthode de volumes finis pour maillages non structurés. Thèse de doctorat, Université du Québec à Chicoutimi.

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Résumé

L'objectif de cette thèse de doctorat est de développer un nouveau schéma numérique de résolution des équations 3D de Navier-Stokes. Les écoulements considérés sont incompressibles et les propriétés physiques telle la viscosité peuvent être variables. De plus, des quantités scalaires telle l'enthalpie ou une fraction volumique peuvent être transportées par l'écoulement. Ce schéma est basé sur une discrétisation spatiale de type volumes finis classique (une seule inconnue par volume de contrôle) qui permet l'utilisation de maillages non structurés. Les équations du modèle mathématique sont découplées et une méthode de projection de type pas de temps fractionnaire est utilisée pour calculer un champ de vitesse satisfaisant l'équation de conservation de la masse. La pression et la vélocité sont couplées à l'aide d'une ré-interpolation de la vélocité sur les faces des volumes de contrôle, l'utilisation d'un maillage décalé ("staggered grid") n'est donc pas nécessaire.

On présente une revue détaillée du modèle mathématique décrivant les écoulements thermiques et le modèle de turbulence k ? e de Launder et Spalding. De plus, on fait un rappel de quelques algorithmes de résolution numérique des systèmes d'équations linéaires et des concepts fondamentaux qui leur sont associés.

On discute d'une librairie d'objets et de programmes utilitaires qui ont été développés pour encourager l'utilisation et le développement du schéma par d'autres chercheurs.

Des résultats numériques obtenus avec le schéma sont présentés : écoulement entre deux plans parallèles, écoulement engendré par le déplacement d'une paroi, écoulement de Boussinesq dans une cavité carrée, écoulement turbulent au-dessus d'une marche, écoulements autour d'un disque et d'un cylindre et écoulement thermique dans une conduite cylindrique.

Type de document:Thèse ou mémoire de l'UQAC (Thèse de doctorat)
Date:2001
Lieu de publication:Chicoutimi
Programme d'étude:Doctorat en ingénierie
Nombre de pages:166
ISBN:141230959X
Identifiant unique:10.1522/12770629
Sujets:Sciences naturelles et génie > Génie > Génie mécanique
Département, module, service et unité de recherche:Départements et modules > Département des sciences appliquées > Programmes d'études de cycles supérieurs en ingénierie
Directeur(s), Co-directeur(s) et responsable(s):Boivin, Sylvain
Mots-clés:Navier-Stokes, Équations de--Solutions numériques, Méthodes de volumes finis, Écoulement visqueux--Modèles mathématiques, Navier-Stokes equations--Numerical solutions, Finite volume method, Viscous flow--Mathematical models, 3D, ECOULEMENT, EQUATION, FINI, FLUIDE, LAMINAIRE, LINEAIRE, MAILLAGE, MATHEMATIQUE, MECANIQUE, METHODE, MODELISATION, NAVIER-STOKES, NON, NUMERIQUE, RESOLUTION, STRUCTURE, SYSTEME, THESE, TURBULENCE, TURBULENT, VOLUME
Déposé le:01 janv. 2001 12:34
Dernière modification:03 juin 2011 13:35
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