Méthodes Level Set/Ghost Fluid pour la Simulation Numérique ...

Stéphane Labbé

Description

• exposé

Méthodes Level Set/Ghost Fluid pour la Simulation Numérique Directe d'écoulements diphasiques Sébastien Tanguy , Institut de Mécanique des Fluides de Toulouse

• ebullition ¶
• simulation numérique d'écoulements diphasiques
• interface liquide-gaz
• méthode ghost
• coefficients discontinus
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• principe de la méthode ghost
• interfaces
• interface

Sujets

• Exposé
• Tanguy
• Institut de mécanique des fluides de Toulouse
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• Interface
• Liquide
• Numérique
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Informations

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• Langue: Français
• Poids de l'ouvrage: 7 Mo

Extrait

Méthodes Level Set/Ghost Fluid pour la Simulation
Numérique Directe d’écoulements diphasiques
Sébastien Tanguy , Institut de Mécanique des Fluides de Toulouse1. Contexte de l’étude (2001 au CORIA à Rouen)
Ecoulement diphasique : liquide-gaz
Etudes scientifiques :
- atomisation primaire : formation d’un spray de gouttelettes après la rupture d’un jet liquide
- atomisation secondaire : évolution granulométrique et transport du spray formé
Applications industrielles :
- Injection de carburant dans les systèmes de propulsion (automobile, aéronautique…)
- Autres applications très diverses : sprays domestiques2. Notions d’interface
Définitions et concepts physiques d’interface
L’interface est une surface de séparation entre deux milieux à la traversée de laquelle certaines
variables physiques vont subir une discontinuité (ou une condition de saut).
Exemples d’interface en mécanique des fluides
Interface entre deux phases (liquide-gaz, liquide-solide, solide-gaz) : interface inerte
D’après l’expérience
d’Eggers

flamme prémélangée ( interface gaz frais – gaz brûlés) : interface réactive
D’après l’expérience 3. Les types de méthodes de suivi d’interface
Approche lagrangienne
L’interface liquide-gaz est représentée par un ensemble
de points connectés entre eux et se déplaçant sur une grille fixe
Approche eulérienne
0. 0. 0.1 0. 0.
0.1 0.8 1 0.8 0.2
L’interface est définie par un champs scalaire dont l’évolution
0.1 0.9 1 0.9 0.3
est dictée par une équation de convection
0. 0.2 0.4 0.3 0.
La méthode Volume Of Fluid :
Le champ scalaire est un champ de fraction volumique
La méthode Level Set (ensemble de lignes de niveaux):
Le champ scalaire est une fonction distance à l’interface.
La ligne de niveau zéro représente l’interface.4. Plan de l’exposé
1. Description des méthode level Set / Ghost Fluid
2. Simulation numérique d’écoulements diphasiques
2.1 Collisions de gouttes
2.2 Couplage VOF/Level Set pour l’atomisation primaire de jets liquides
3. Changements de phase
3.1 Evaporation de gouttes.2 Ebullition 5. Méthode Level Set
Méthode Level Set
: fonction distance continue
Représente le gaz
Représente l’interface
Représente le liquide
Équation de convection :
Réinitialisation de la fonction dans tout
le domaine excepté à l’interface
(Sussman):
Runge-Kutta 2 or 3
W.E.N.O. 56. Equations de Navier-Stokes / Level Set
équations Navier-Stokes
Incompressible :
Résolution grâce à une méthode
de projection :
Methode Projection (maillage MAC)
Méthodes numériques :
WENO 5 terme convectif
RK 2 l’évolution en temps
Equation de Poisson : Gradient conjugué
préconditionné
Approche diphasique : condition de sauts à l’interface
[ρ] = ρ - ρliq gazΓ
[µ] = µ - µliq gazΓ7. Méthodes numériques (Delta Function Method)
Formulation globale des discontinuités
On peut dériver les équations de Navier-Stokes dans le cas diphasique en exprimant les termes discontinus avec
les distributions et
Lissage des discontinuités8. Méthode Ghost Fluid
Principe de la Méthode Ghost Fluid :
•Localiser les mailles coupées par l’interface
•Extension par continuité des variables discontinues avant la dérivation (saut connu)
•Appliquer la même technique pour les dérivées et coefficients discontinus
Exemple de dérivation d’une variable discontinue
Fluide réel
Fluide «  ghost »
Exemple :4. Plan de l’exposé
1. Description des méthode level Set / Ghost Fluid
2. Simulation numérique d’écoulements diphasiques
2.1 Collisions de gouttes
2.2 Couplage VOF/Level Set pour l’atomisation primaire de jets liquides
3. Changements de phase
3.1 Evaporation de gouttes.2 Ebullition