Modélisation et simulation numérique multi-physique et multi-échelle en mécanique des fluides

流体机械的多物理和多物理建模与模拟

• 批准号: RGPIN-2016-06427
• 负责人: Trépanier, JeanYves
• 金额: $ 3.35万
• 依托单位: École Polytechnique de Montréal
• 依托单位国家: 加拿大
• 项目类别: Discovery Grants Program - Individual
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 加拿大
• 起止时间: 2020-01-01 至 2021-12-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://www.nserc-crsng.gc.ca/ase-oro/Details-Detailles_eng.asp?id=710286
• 关键词: Mod; lisation; et; simulation; num

Les plasmas thermiques sont rencontrés dans plusieurs systèmes d'ingénierie incluant les torches à plasma utilisées pour la projection de particules; la propulsion par plasma utilisée sur les satellites; les disjoncteurs haute-tension dont le principe de coupure repose sur un arc électrique stabilisé, soufflé et éteint par un écoulement gazeux. Les instabilités dues à la turbulence limitent la performance de ces systèmes et une meilleure compréhension de l'écoulement dans ces conditions est essentielle à l'amélioration des designs. La difficulté dans la simulation de l'écoulement des plasmas thermiques tient au couplage des physiques multiples en jeu, incluant un écoulement transsonique, des réactions chimiques, du rayonnement, des sources ohmiques, des forces magnétiques et des interactions avec les parois qui s'érodent. Nous avons développé depuis 25 ans une expertise en modélisation et simulation numérique pour l'application aux disjoncteurs haute-tension. Cette expertise s'est concrétisée par le développement de notre propre solveur en volumes finis pour les écoulements 2D-axisymétriques de plasmas thermiques, solveur qui est utilisé quotidiennement pour le design des disjoncteurs par un partenaire industriel. Le but du programme de recherche est de développer les bases d'une nouvelle génération de solveurs 3D multi-physiques afin d'améliorer de manière significative la fidélité de la simulation et ainsi aider à comprendre ces écoulements complexes. En comparaison à notre propre solveur et à la majorité des logiciels commerciaux de CFD qui sont en général d'ordre 2, une capacité d'ordre élevé, soit 4 ou 5 est estimée nécessaire pour améliorer les prédictions. Un ordre plus élevé permettra de minimiser la diffusion numérique et de mieux simuler les écoulements turbulents instationnaires et les couplages multi-physiques. à la base, nous allons développer un solveur 3D en volumes finis, avec les flux calculés à ordre élevé. Par la suite, nous allons coupler la méthode des volumes finis et l'approche cinétique de Boltzmann pour permettre un meilleur calcul des flux dans les cas de physique complexe. La turbulence sera traitée par une approche de type grandes échelles LES, ainsi que le couplage turbulence-champ-magnétique-rayonnement. Nous visons une solution efficace et précise des différentes échelles de temps et d'espace par l'utilisation d'une adaptation en espace par raffinement des maillages, et en temps via des pas de temps locaux. De plus, l'implémentation sera faite de manière à optimiser l'utilisation des ordinateurs hautement parallèles en vue de diminuer le temps de calcul. Les nouvelles capacités d'investigation fournies par ces nouveaux modèles numériques permettront une analyse beaucoup plus fidèle des interactions entre l'arc et l'écoulement et ceci sera démontré en comparant les nouveaux résultats aux données expérimentales et à nos modèles antérieurs.

S的等离子体热能系统包括火炬和等离子设备，以及卫星和卫星的推进器，这些设备的高级张力不能满足要求，也不能满足人们的需求。S的不稳定是因为湍流限制了系统的性能和性能，而L的设计则是设计的基本要素。模拟L的等离子体热耦合，包括跨声速，反作用烟囱，辐射，热源，磁力和相互作用，包括S的啮齿动物。Nous avons déDevelopment pédepuis 25和un的专业技术现代化和模拟数字倒L的应用或争论的高级张力。专业知识S‘est Conrétisée Par le De Development pement de notre proprosolveur en Volveur Finis Four Lesécoulement 2D-Axisymétrique de等离子thermiques，solveur qui est utilisécotititidiennement for le Design des disjoncteers par un partenaire Industrial el. LE BUT DU PROGRAM DE REARCHE EST DEVELPED DELD DEVELPEPEPER LES BASS d‘une nouvelle génération de solveur 3D多形体afin d’amélisier de manière有意义的la fidélitéde la Simulation et ainsi aideràcomprendre cécoulement Complex。在比较过程中，主要的逻辑是2，4或5个最小的估计和预测。UORDRE PLUSéLEVéPermettra de Minimiser la Difference Numérique et de Mieux模拟器Lesécoulements Streaments Instationnaire et Les Couplages多体质。 作为基础，理性的发展与联合国的三维体积完成，所有的流量计算S和秩序。Par la Suite，Nous Alons Coucher la Méthode des Volumbers Finis et L的赞许：Pour permettre un meilleur calcul des flow dans les cas de Physique Comple.乱流的特征是接近大型机，这是一种偶合式的乱流-冠军-磁化-人造板。了解解决方案的有效性和精确度，以便更好地利用L的空间，使其适应环境的变化，并通过当地的临时工作。此外，L的实施血清也是一种优化的方法，L的使用方式有助于减少计算的临时成本。 新的能力S d‘Investigation Firnies Par ces nouveaux modèles numérique permettronun analytronune analyoup plus fidèle des Interactive Entrre L’arcet L‘écoulement et ceci sera démontréen cécement et ceci sera démontréen ceci sera démontréen可比的是Les nouveaux résutats aux données expérientales etános modèles antérieers。