Calcul d´instabilités en interaction fluide-structure
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Calcul d´instabilités en
interaction fluide-structure
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Plan de la présentation
1. Introduction: instabilités fluide-élastiques
2. Essais AMOVI
3. Modélisation
4. Résultats
5. Conclusion
2 5 4 3 1
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Instabilités fluide-élastiques
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Instabilités fluide-élastiques
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Instabilités fluide-élastiques
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Instabilités fluide-élastiques
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•Effets inertiels :
masse ajoutée
•Effets visqueux :
amortissement ajouté
•Amortissement structurel
Instabilités fluide-élastiques
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•Masse, amortissement et rigidité ajoutés
•Amortissement et rigidité de signe quelconque
Instabilités fluide-élastiques
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Essais AMOVI
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Essais AMOVI
•fair = 14.3 Hz
•D = 12.15 mm
•Un seul tube flexible
•Enregistrement du déplacement
•Analyse fréquentielle
Amortissement et fréquence en fonction de la vitesse
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Modélisation : formalisme ALE
Déplacement du maillage.
n1 12 2
2n n
t s
Règle du trapèze
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Modélisation : maillage
Maillage: environ 150 000 éléments quadratiques
Δx = 2. 10-4 m (pas moins d’un élt dans CL) x/D~10-2
Calcul 2D laminaire incompressible 1 5 4 2 3
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Modélisation : équations
0
.
div u
u u grad u grad p ut
.. .
.. .
( ) ( ) ( ) ( )
( ) ( ) ( ) 0
i i i
i i i i i i
s i s i s i i
s a i s a i s a i
q t q t q t t
q t q t q t
M C K F
M M C C K K
. .s
sut
p n n n
Fluide:
Structure:
Interface:
1 5 4 2 3
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Résultats
Fluide sans écoulement
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Résultats: fluide sans écoulement
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Résultats : fluide sans écoulement
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Résultats
Fluide sous écoulement
Calcul de la maquette AMOVI
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Résultats : calcul AMOVI sous écoulement
(a) Re = 1789 (b) Re = 2786
(c) Re = 5964 1 5 3 2 4
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0,00
0,50
1,00
1,50
2,00
2,50
3,00
0,025 0,03 0,035 0,04 0,045 0,05 0,055 0,06 0,065
V (m/s)
Amor
tissm
ent r
édui
t
Amovi Calcul numérique
-1,50
0,50
2,50
4,50
6,50
8,50
10,50
12,50
0 0,02 0,04 0,06 0,08 0,1 0,12 0,14 0,16V (m/s)Fr
éque
nce
fAmovi Calcul numérique
Résultats : comparaison avec AMOVI
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( 1)( ) ( )t tA A h Ch O h
( ) (a)
( / 2) (b)2
( / 4) (c)4
t
t
t
A h A Ch
hA h A C
hA h A C
Résultats : Étude de convergence temporelle (cas a)
Extrapolation de Richardson (1) :
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Résultats : Étude de convergence temporelle (cas a)
A(h/4)-A(h/2)ln : ln(2)A(h/2)-A(h)t
( / 2) 2 ( )1 2
t
t
A h A hA
Extrapolation de Richardson (2) :
•Ordre :
•Valeur Convergée:
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Résultats : Étude de convergence temporelle (cas a)
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Ordre de ~ 1 ; Valeur Convergée : - 2 % d’erreur !!
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Résultats : Analyse des champs de pressions (cas b)
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Résultats : Analyse des champs de pression-vitesse (cas b)
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Résultats
Fluide sous écoulement
Calcul à Re plus faible
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Résultats : 0 < Re < 500 0 < Vr < 5
RVVfD
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2,00
2,05
2,10
2,15
2,20
2,25
2,30
2,35
0,0025 0,005 0,0075 0,0113 0,015 0,0187 0,02 0,0225 0,025
V (m/s)
Fréq
uenc
e f
-3
-2
-1
0
1
2
3
4
0,0025 0,005 0,0075 0,0113 0,015 0,0187 0,02 0,0225 0,025
V (m/s)A
mor
tissm
ent ξ
Résultats : 0 < Re < 500 0 < Vr < 5
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Résultats : 0 < Re < 500 0 < Vr < 5
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Conclusion et perspectives
• Calculs AMOVI :
Bons résultats à bas Reynolds (Richardson)
Problèmes à plus haut Re (régime écoulement ? Limites de l’approche 2D ?)
• Cas théorique :
Bons résultats qualitatifs, pas de comparaison possible
• Perspectives :Compréhension de la physique (animations, étude paramétrique…). Comparaison PIV
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