Projet de Fin dEtude Juin Spécialité Génie Civil

Mathieu Elève

Description

Niveau: Supérieures
Projet de Fin dEtude Juin 2009 Spécialité Génie Civil Modélisation de linteraction fluide/structure [10] Auteur : SCHOUBRENNER Mathieu Elève ingénieur de 5ème année

• modélisation de linteraction fluide


• prise en main du logiciel ls-dyna -élaboration dun


• équations du problème fluide


• ls-dyna software


• lagrangian configuration

Sujets

• Lefranc

Informations

• Publié par: profil-fouv-2012
• Publié le: 01 juin 2009
• Nombre de lectures: 31
• Langue: English
• Poids de l'ouvrage: 1 Mo

Extrait

Projet de Fin d´Etude Juin 2009
Spécialité Génie Civil



Modélisation de l´interaction fluide/structure




[10]







Auteur : SCHOUBRENNER Mathieu
ème
Elève ingénieur de 5 année Modélisation de l´interaction fluide/structure
2 Modélisation de l´interaction fluide/structure
Remerciements


Je tiens tout d´abord à remercier M.Marc LEFRANC pour son accueil au
sein de Force Technology, mais aussi pour son enseignement sur l´Histoire de la
Norvège.

Je remercie aussi messieurs Bogdan IWANOSKI et Rune GLADSØ pour
leurs aides précieuses tout au long de ce projet.

Je tiens également à remercier, M. Pierre REGENASS, pour ses conseils
avisés et Mme Saida MOUHOUBI pour m´avoir transmis la proposition de sujet
de PFE.

Je remercie l´ensemble des employés de Force Technology Norway pour
leur accueil au cours de ses 20 semaines de stage, et pour m´avoir notamment
permis de participer à l´Holmenkollstafetten.

Je tiens finalement à remercier YMERI Denion pour son aide de
traducteur au cours de ses 20 semaines.
3 Modélisation de l´interaction fluide/structure
Abstract


This project focuses on the capacity of LS-Dyna to compute fluid-structure
interaction. The main concern in this study is the coupling between the fluid and
the structure. In fact there are many types of coupling with relevant advantages
and disadvantages. The aim of this survey is, the analyze, the modelisation and
simulation of fluid structure interaction with the software LS-Dyna. LS-Dyna is not
developed in this goal.
Structure displacements are not negligible and its real impact on the fluid.
The fluid is considered compressible and Newtonian, represented in an Eulerian
configuration and governed by Navier Stokes equations. The structure is
assumed rigid or elastic, homogenous and isotropic, represented in a Lagrangian
configuration and governed by elasticity equation. An ALE method permits to
solve fluid equation in a mobile field fitting with structure deformation.


To compare and analyze LS-dyna results, we will relate to different
theories and other experiments
The aim of this study is the test of LS-Dyna software. To achieve this
project, different stages have been fulfilled.
-understanding of the problem and of its theory
-discovery of the LS-Dyna software
-working out of modeling principle and creation of different models
-analyze and check of the results
4 Modélisation de l´interaction fluide/structure
Résumé

Dans ce projet de fin d´études, nous nous sommes intéressés à la
capacité de calcul du logiciel LS-Dyna dans le domaine d´interaction fluide
structure. La difficulté principale dans ce type de problème est le couplage entre
la structure et le fluide. En effet, différents types de couplages existent avec leurs
avantages et inconvénients. Cette étude a pour objet d'analyser, de modéliser et
de simuler différents problèmes d'interaction fluide-structure avec le logiciel LS-
Dyna qui n’a pas été développé a priori pour solutionner ce genre de problèmes.
Les déplacements de la structure ne sont pas négligeables et induisent
une réelle déformation du domaine fluide. Le fluide est supposé compressible et
newtonien ; il est représenté dans une configuration d'Euler par les équations de
Navier-Stokes. La structure est supposée rigide ou élastique, homogène et
isotrope ; elle est décrite dans une configuration de Lagrange par les équations
de l'élasticité linéarisées. Une méthode ALE permet de résoudre les équations
du problème fluide dans un domaine mobile s'adaptant aux déformations de la
structure.


Pour comparer les résultats obtenus par le logiciel LS-Dyna au cours des
différentes simulations nous nous rapporterons à différentes théories, mais aussi
à des données expérimentales.

Le sujet de ce projet de fin d´étude est de tester le logiciel LS-Dyna, et
pour parvenir à cet objectif différentes étapes ont donc été suivi.
-compréhension du problème et de la théorie qui s´y rapporte
-prise en main du logiciel LS-Dyna
-élaboration d´un principe de modélisation et réalisation de
différents modèles.
-Analyse et comparaison des résultats.
5 Modélisation de l´interaction fluide/structure
Sommaire

Remerciements.....................................................................................................3
Abstract.................................................................................................................4
Résumé ................................................................................................................5
Sommaire .............................................................................................................6
Liste des notations et symboles............................................................................8

1 Introduction..................................................................................................9

2 Introduction générale ................................................................................10
2.1 Présentation de l´interaction fluide/structure.........................................10
2.2 Les enjeux industriels ...........................................................................10
2.2.1 Génie civil......................................................................................10
2.2.2 Génie maritime ..............................................................................12

3 Présentation du logiciel LS-Dyna.............................................................13
3.1 LS-Dyna................................................................................................13
3.2 Organisation des commandes de programmation (keyword) ...............14
3.3 Fonctionnement théorique de LS-DYNA...............................................15

4 Modélisation du système ..........................................................................17
4.1 Modélisation de l´interaction fluide/structure.........................................17
4.2 Lagrangien-Eulerien Arbitraire (ALE)....................................................17
4.2.1 Formulation Eulerienne .................................................................17
4.2.2 Formulation Lagrangienne.............................................................18
4.2.3 Formulation ALE............................................................................18
4.3 Couplage fluide/structure......................................................................22
4.3.1 Généralités....................................................................................22
4.3.2 Procédure du couplage .................................................................22
4.3.3 Conditions et algorithme de couplage ...........................................23
4.4 Couplage par pénalité ..........................................................................24
4.5 Description des éléments finis utilisés dans le modèle fluide structure 25
4.5.1 Description géométrique du maillage de la structure.....................25
4.5.2 Description de la méthode.............................................................26
4.5.3 Description du maillage du fluide...................................................26
4.6 Hourglass [annexe C] ...........................................................................27
4.6.1 Elément sous intégrés...................................................................27
4.6.2 Mode Hourglass ............................................................................27

5 Vérification de la modélisation du fluide (hydrostatique) ......................29
5.1 Equation d´état .....................................................................................29
5.2 Densité du fluide...................................................................................30
5.3 Pression hydrostatique .........................................................................32
5.4 Test de l´advection ...............................................................................35
6 Modélisation de l´interaction fluide/structure
5.5 Efforts de l´eau .....................................................................................37
5.5.1 Résultat .........................................................................................38
5.5.2 Conclusi