NantilusInteraction fluide-structure souple et légère : application aux voiliers
Cette thèse CIFRE qui s intéresse à la simulation des voiles de bateaux, a été initiée par la société k-Epsilon, entreprise spécialisée dans le calcul numérique en hydrodynamique navale, l IRENav, laboratoire de l Ecole Navale et le LHEEA de l Ecole Centrale Nantes. Dans ce contexte, un logiciel déd...
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| Format : | Thèse ou mémoire |
| Langue : | français |
| Titre complet : | Interaction fluide-structure souple et légère : application aux voiliers / Mathieu Durand; sous la direction de Michel Visonneau |
| Publié : |
[S.l.] :
[s.n.]
, 2012 |
| Description matérielle : | 1 vol. (284 p.) |
| Note de thèse : | Thèse de doctorat : Dynamique des fluides et des transferts : Ecole centrale de Nantes : 2012 |
| Sujets : |
| Résumé : | Cette thèse CIFRE qui s intéresse à la simulation des voiles de bateaux, a été initiée par la société k-Epsilon, entreprise spécialisée dans le calcul numérique en hydrodynamique navale, l IRENav, laboratoire de l Ecole Navale et le LHEEA de l Ecole Centrale Nantes. Dans ce contexte, un logiciel dédié au calcul structure a été développé afin de simuler au moyen d éléments finis les membranes des voiles et les structures des voiliers. Ce code a ensuite été couplé `à un solveur fluide parfait, puis `a un code fluide résolvant les équations de Navier-Stokes en moyenne de Reynolds d evelopp e par l equipe DSPM du LHEEA. Pour cela, il a été nécessaire de s intéresser à l interface, où s opère le transfert de variables entre le fluide et la structure. Autre point-clé, la partie déformation de maillage fluide a aussi été revisitée et étendue pour aboutir au développement d une méthode rapide, robuste et parallèle permettant de traiter les déformations envisagées. Pour obtenir de bonnes propriétés de convergence et de stabilité, l algorithme par-titionné et itératif s appuie en plus sur une approximation du Jacobien de l interface évalué par l approche fluide parfait intégré au code structure. Enfin, des applications mettant en oeuvre ces méthodologies sont présentées. Des comparaisons sont effectuées avec un voilier instrumenté. Une seconde expérience, la voile oscillante, est mis au point pour valider les cas d interaction fluide-structure souple et légère. Les résultats ont permis de valider le couplage avec un solveur RANSE. Un calcul plus réaliste a aussi été mené en instationnaire sur un spinnaker de voilier avec un algorithme de réglage. This thesis, about simulations of sailboat sail, was initiated by K-Epsilon, a company specia-lized in numerical computations for naval hydrodynamics, IRENav, the French naval academy laboratory and LHEEA from Ecole Centrale Nantes. In this context a finite element program was developed dedicated to computing sail membranes and sailboat structures. The program was coupled with an inviscid fluid solver. A more detailed modeling of the flow and interaction was realized by implementing a coupling with a fluid solver code which solves the Reynolds averaged Navier-Stokes equations, developed by the DSPM team from LHEEA. For the cou-pling it was necessary to look at the interface over which a transfer of variables between the fluid and structure occurs. Another key consideration was the deformation of the fluid solvers mesh. The part has been revisited and extended to reach the development of a fast, robust, and parallelized method to treat the considered deformations. For good solution convergence and stability properties an iterative, partitioned algorithm that relies on an approximation of the interface s Jacobian evaluated by the inviscid code and integrated in the structure s equations was used. Finally, applications employing these methodologies are presented. Comparisons were made with an instrumented sailboat. A second experiment of an oscillating cloth was developed to validate the case of interaction of a fluid with a light and flexible structure. Results were used toe validate the RANSE solver coupling. A more realistic calculation was also conducted on an unsteady sailing spinnaker with an automatic trimming algorithm, showing the potential of the present coupling. |
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| Variantes de titre : | Fluid structure interaction on flexible and lightweight sturcture and sailing boat applications |
| Bibliographie : | Bibliographie : 152 réf. |