Méthodes numériques en interactions fluide-structure

流体结构相互作用的数值方法

• 批准号: RGPIN-2015-04932
• 负责人: Deteix, Jean
• 金额: $ 1.68万
• 依托单位: Université Laval
• 依托单位国家: 加拿大
• 项目类别: Discovery Grants Program - Individual
• 财政年份: 2016
• 资助国家: 加拿大
• 起止时间: 2016-01-01 至 2017-12-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://www.nserc-crsng.gc.ca/ase-oro/Details-Detailles_eng.asp?id=613261
• 关键词: thodes; num; riques; en; interactions

Les interactions fluide-structure se distinguent par leur complexité mathématique et la grande variété de situations où elles interviennent (domaine biomédical, aéroélastique, pneumatique, etc.). La simulation, le contrôle et l’optimisation de tels phénomènes sont des sujets d’actualité d’un point de vue théorique et industriel. Comme pour toute simulation, un grand nombre de propriétés d’intérêt pratique en ingénierie peuvent être quantifiées et analysées. L’étude de ces quantités permet de raffiner la compréhension des mécanismes régissant le phénomène d'interaction. D’un point de vue industriel, ces quantités d’intérêt sont fréquemment utilisées à des fins de conception ou de mesure de performance. L’optimisation ou le contrôle de ces quantités est donc un enjeu industriel majeur pour de nombreuses applications. Cette proposition s’articule autour du développement d'outils numériques basés sur la méthode des éléments finis pour l’étude de quantités d’intérêts dans le cadre d’interaction fluide-structure. Nous considérerons des problèmes avec des fluides incompressibles (en régime transitoire) à surface libre interagissant avec des structures solides en grandes déformations. Ce projet s'inscrit dans une démarche à long terme menant à des méthodes numériques adaptées à des écoulements turbulents et des structures exhibant du contact frottant. Dans ce but, le programme est divisé en deux volets. 1) Améliorations des performances pour la simulation d'interactions fluide-structure.     i) On s'intéresse à des écoulements exhibant un ou plusieurs couplages: surface de niveau (levelset) pour la surface libre; loi de paroi pour la turbulence en formulation URANS, etc. On propose d'explorer une méthode de projection couplée dont on a démontré l'efficacité dans le cas de la convection naturelle.     ii) La déformation du maillage fluide est au cœur de l’approche retenue (approche partitionnée en formulation ALE (Arbitrary Lagrangian-Eulerian)). On propose une méthode intégrant la déformation du maillage aux techniques d’adaptation, permettant de réduire si ce n’est d’éliminer la nécessité de remailler le domaine fluide. 2) Sensibilité et optimisation. On traitera la caractérisation de l’état adjoint et on développera une approche performante pour calculer la sensibilité de quantités d’intérêts pour des paramètres de conception fréquemment utilisés (forme/topologie de la structure, vitesse du fluide, etc.). Pour l’optimisation et le contrôle, on développera une approche novatrice empruntant au métamodèle (modèle de substitution réduisant la complexité du problème original) et à l’approche par sensibilité incomplète (approximation limitée des dérivées). Nous concentrerons notre étude des aspects industriels dans le domaine du pneumatique où toutes ces problématiques ont une importance capitale pour la conception et l'analyse de performance.

流体-结构相互作用是复杂的数学和各种干扰情况（生物医学、航空、气动等）的独特之处。理论和工业领域的实际情况的模拟、控制和优化。 总体而言，模拟是一种在工程中进行量化和分析的重大专有技术。 《关于交互现象的机制的理解的定量研究》。在工业视觉上，内部数量是在概念和性能测量方面经常使用的。数量控制的优化是工业应用中不可缺少的。 本文提出了以流体结构交互结构中的内部数量研究为基础的数字开发方法的文章。我们需要考虑不可压缩流体问题（暂态）和固体结构与大变形之间的自由表面问题。该项目是一项长期计划，旨在采用数字方法适应湍流和接触摩擦的结构。但是，节目是两队分开的。 1) 流体结构相互作用模拟的性能改进。     i) On s'intéresse à des écoulements exhibant un ou plusieurs couplages: surface de niveau (levelset) pour la surface libre; Loi de paroi pour la turbulence en Formation URANS等。探索者提出的投影方法与自然对流的效果无关。     ii) La déformation du maillage Fluide est au cœur de l’approche retenue (approchepartitionnée en Formula ALE (Arbitrary Lagrangian-Eulerian))。建议采用将邮件变形和适应技术相结合的方法，以消除流体域重新邮件的必要性。 2) 敏感性和优化。关于伴随物的特性和概念频率使用参数的内部数量敏感性计算方法（结构的形状/拓扑、流体的生命等）。为了优化和控制，开发新的方法（原始问题复杂性的替代模型）和不完整的方法（近似限制）。 我们集中精力研究气动领域工业方面的研究成果，并解决概念和性能分析的重要性问题。