Modélisation des effets d'interpénétration entre fluides au travers d'une interface instable. - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2012

Modeling interpenetration effects between fluid through an ustable interface.

Modélisation des effets d'interpénétration entre fluides au travers d'une interface instable.

Résumé

Spherical explosions result in significant disruption of the interface between the detonation products and air. These instabilities play a dominant role in determining the fireball volume. A convetional one-dimensional spherical calculation gives a sphere volume very lower than the experimentally measured one. In addition, the post-combustion reactions can take place in mixing zone, releasing energy twice the energy of detonation already considerable. At a sufficiently small scale, we distinguish wavelengths of instabilities and sizes of jets, but at a more global scale, we observe a mixing layer where the precise interface shape is no longer visible. The two phases (detonation products and air) interpenetrate each other, and consequently the interface becomes a mixing layer. To properly compute each instabilities, a multidimensional approach seems to be necessary. However, a large number of cells is needed to calculate a single structure of the mixing layer. In addition, for an isolated instability, the mesh causes parasitic instabilities which are highly dependent on the numerical viscosity of the scheme used. The multidimensional approach, based on direct numerical simulation, is difficult. We do not want to calculate the exact interface instabilities shape, but only the mixing layer thickness and the phases concentration field. Thus, a one-dimensional approach may be sufficient. So, the goal is to write a one-dimensional model describing the interpenetration phenomenom. Three models were constructed starting from the Baer and Nunziato model two-phase (1986). We obtain interesting results with the first two models on thickening interface issues, but they are inadequate. The last model, which is derivated from the others, was validated on spherical explosions tests.
Les explosions sphériques entraînent des perturbations importantes de l'interface entre les produits de détonation et l'air. Ces instabilités jouent un rôle dominant dans la détermination du volume de la "boule de feu". Un calcul sphérique unidimensionnel classique conduit un volume de sphère très inférieur à celui mesuré expérimentalement. De plus, des réactions de post-combustion peuvent avoir lieu dans la zone de mélange, libérant une énergie deux fois supérieur à celle de la détonation, déjà considérable. À une échelle suffisamment petite, on distingue les longueurs d'onde des instabilités et les tailles de jets, mais à une échelle plus globale, on observe une couche de mélange où la forme précise de l'interface n'est plus visible. Les deux phases (produits détonation et de l'air) s'interpénètrent, et par conséquent, l'interface devient une zone de mélange. Pour calculer correctement chacune des instabilités, une approche multidimensionnelle semble s'imposer. Cependant, un grand nombre de cellules est nécessaire pour calculer une structure unique de la zone de mélange. En outre, pour une instabilité isolé, le maillage entraînent des instabilités parasites qui dépendent fortement de la viscosité numérique du schéma utilisé. L'approche multidimensionnelle, basée sur la simulation numérique directe, présente donc des difficultés. En réalité, nous ne voulons pas calculer la forme exacte des instabilités de l'interface, mais seulement l'épaisseur de la couche de mélange et les champs de concentrations des phases dans celle-ci. Ainsi, une approche unidimensionnelle peut être suffisante. L'objectif est d'écrire un modèle unidimensionnel décrivant le phénomène d'interpénétration. Trois modèles ont alors été construits à partir du modèle diphasique de l'Baer et Nunziato (1986). Nous obtenons des résultats intéressants avec les deux premiers sur des problématiques d'épaississement d'interface, mais ils sont insuffisants. Le dernier modèle, qui dérive des deux premiers, a été validé sur des tests d'explosions sphériques.
Fichier principal
Vignette du fichier
These_Gregory_Huber.pdf (11.58 Mo) Télécharger le fichier
Loading...

Dates et versions

tel-00833037 , version 1 (11-06-2013)

Identifiants

  • HAL Id : tel-00833037 , version 1

Citer

Grégory Huber. Modélisation des effets d'interpénétration entre fluides au travers d'une interface instable.. Mécanique des fluides [physics.class-ph]. Aix-Marseille Université, 2012. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00833037⟩
224 Consultations
457 Téléchargements

Partager

Gmail Facebook X LinkedIn More