Development of Multi-Scale Methods for the Numerical Simulation of Biphasic Reactive Flows - Archive ouverte HAL Access content directly
Theses Year : 2011

Development of Multi-Scale Methods for the Numerical Simulation of Biphasic Reactive Flows

Développement de méthodes multi-échelles pour la simulation numérique des écoulements réactifs diphasiques

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Abstract

The main goal of this PhD dissertation is to discuss the numerical methods that have been developed and implemented in a DNS code associated to a Lagrangian tracking procedure for dispersed phase. These numerical methods allow for an optimization of the Lagrangian tracking of the droplets in a parallel computing environment and allow for a very large domain to be simulated. A procedure to include an immersed body of any geometry in the midst of the simulation domain has been implemented. A dedicated collision algorithm has also been developed that models the droplet/droplet and droplet/IBM (Immersed Boundary Method) interactions. These numerical methods allows to simulate numerous physical phenomena to obtain detailed statistics in many complex configurations amongst which problem of droplet interweaving or flame front propagation in an evaporating spray. A detailed comparison between this Lagrangian method and a Eulerian approach is shown. The consistency between these two methods demonstrates the capability of the Eulerian method to accurately capture complex physical phenomena. This Eulerian method is foreseen to have a better computational cost than the Lagrangian method when running on massively parallel architectures.
L'objectif de cette thèse est de développer des méthodes numériques dans un code de simulation numérique direct contenant une méthode de suivi Lagrangien de phase disperse. Ces méthodes numériques ont permis d'optimiser le suivi Lagrangien parallèle des gouttes afin de pouvoir simuler de très grands domaines. Un algorithme de gestion des collisions entre les gouttes a aussi été développé et mis en place ainsi qu'une procédure permettant d'intégrer des corps immergés de formes quelconques. Ces méthodes numériques ont permis d'effectuer des simulations de référence et d'obtenir des statistiques détaillées de diverses configurations telles que le croisement de jets de gouttes qui se collisionnent ou bien la propagation d'un front de flamme dans un spray évaporant. La comparaison de ces caractéristiques avec les mêmes simulations où la prise en charge du spray était effectuée par une méthode Eulérienne multi-fluide ont été faites. Les très bonnes concordances qualitatives et quantitatives entre les prises en charge Lagrangiennes et Eulériennes ont permis de montrer les capacités du modèle Eulérien à rendre compte de phénomènes physiques complexes. Ce modèle Eulérien permettra de bien meilleurs scaling lors de son portage sur des architectures massivement parallèles.
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Dates and versions

tel-00683632 , version 1 (29-03-2012)
tel-00683632 , version 2 (19-04-2012)
tel-00683632 , version 3 (20-04-2017)

Identifiers

  • HAL Id : tel-00683632 , version 3

Cite

Olivier Thomine. Développement de méthodes multi-échelles pour la simulation numérique des écoulements réactifs diphasiques. Dynamique des Fluides [physics.flu-dyn]. Université de Rouen, 2011. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00683632v3⟩
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