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Azdasher ALI soutient sa thèse le 5 septembre 2012 à 10h15 - Médiathèque de INSA de Lyon

Titre :
Étude de la paramétrisation de l’écoulement dans des composants de circuit de transmission de puissance pneumatique.

Jury :

• Directeur de thèse : Eric BIDEAUX
• Co encadrant : M. El Hajem (LMFA)
• Rapporteurs : L. Baldas (INSA Toulouse) et G. Blois (Ensam Lille)
• Examinateurs : P. Ferrand (ECL), S. Aubert (Fluorem)

Résumé :

Dans le domaine de l’industrie du véhicule industriel, les circuits pneumatiques de freinage ou de suspension sont constitués de l’assemblage de divers éléments: réservoirs, de conduites, d’éléments de raccordement, de composants de pilotage... Ces circuits constituent de parfaits exemples de systèmes multi-physiques. Le prototypage virtuel de tels circuits constitue un enjeu important et pose jusqu’à maintenant des difficultés importantes en ce qui concerne la modélisation des écoulements. Les temps de calcul sont un frein majeur à l’utilisation intensive de la modélisation numérique tridimensionnelle. Les approches expérimentales, utilisées jusqu’à maintenant pour ces sous-ensembles, représentent elles aussi des coûts et des temps prohibitifs par rapport à d’autres parties du produit.
La démarche proposée dans cette thèse repose sur la construction numérique de bases de données élaborées à partir de la résolution des équations de Navier Stokes moyennées (RANS) et de l’utilisation d’un logiciel de paramétrisation en mécanique des fluides (Turb’Opty). Les équations manipulées sont donc les mêmes que celles des solveurs conventionnels (Fluent, Star CD, …). La particularité d’un logiciel de paramétrisation est de ne calculer que les écarts par rapport à un point de référence, c’est-à-dire les gradients d’ordre un ou plus élevé, par rapport à des paramètres géométriques ou aérodynamiques. Ceci permet donc de réduire significativement les coûts de la CFD par un gain important de temps. Cette réduction peut être mise à profit pour raccourcir les cycles de conception des nouveaux dispositifs, pour améliorer les dispositifs existants par l’analyse de plusieurs configurations ou encore pour orienter la recherche des solutions optimales au en rupture qui sont sauvent inaccessibles directement à partir de l’existant.
La contribution de ce travail repose pour l’essentiel dans un travail important d’analyse des solutions issues de la paramétrisation dans deux contextes différents: la tuyère De Laval et un composant de circuit de type coude. Nous avons montré que ces exemples "simples" conduisent déjà à des difficultés importantes au niveau du calcul des gradients en raison de la taille du problème, nous avons alors procédé par déraffinage de maillage. Nous avons montré que cette approche de déraffinage conduit parfois à déplacer ou à atténuer certains phénomènes en raison du décalage et du filtrage induit par la suppression de points importants du point de vue de la phénoménologie. La deuxième contribution de ce travail consiste en l’évaluation de la qualité des solutions extrapolées. Cette évaluation a été faite sur la forme des champs aérodynamiques, mais aussi sur l’évolution des grandeurs macroscopiques. Nous avons constaté que les domaines de validité ne sont pas nécessairement identiques que l’on s’intéresse aux phénomènes locaux (recirculations, chocs, …) ou que l’on se focalise sur les phénomènes macroscopiques (débit massique, perte de charge, …). Nous avons enfin proposé une méthode pour reconstruire la caractéristique statique en débit à partir d’un nombre minimum de points de référence.