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Avis de soutenance de thèse de Imadeddine HAMMANI - ED SPI

Amélioration de la méthode SPH pour les écoulements multi-fluides et application à l'amerrissage d'urgence d'avions

le 31 janvier 2020

Directeur de thèse : David LE TOUZE

Laboratoire : LHEEA

Le vendredi 31 janvier à 14H00 à l'École Centrale de Nantes - Amphithéâtre B008

Résumé :
Cette thèse porte sur l'amélioration de la méthode SPH pour les écoulements multi-fluides, et son application à l'amerrissage d'urgence d'avions. Ce problème, appelé aussi «ditching», est caractérisé par des écoulements violents donnant suite à de larges déformations de la surface libre. En outre, le problème du ditching englobe des évolutions couplées des différentes phases présentes pendant l'impact, à savoir l'air, l'eau liquide et, dans des cas extrêmes, la vapeur d'eau. La méthode SPH est un excellent candidat pour simuler de tels problèmes. En effet, d'une part, l'absence de maillage dans cette méthode permet plus facilement de calculer les grandes déformations de la surface libre, en s'affranchissant complètement du problème de distorsion du maillage, contrairement aux autres méthodes numériques classiques telles que les Éléments Finis. D'autre part, la méthode SPH se prête naturellement à la simulation d'écoulements multi-fluides de par son formalisme lagrangien. L'absence de termes convectifs au sein des équations SPH prévient l'existence de diffusion numérique à l'interface entre les fluides, supprimant le besoin classique de schémas de capture d'interface. Lors de cette thèse, dans un premier temps, un nouveau modèle SPH faiblement compressible explicite a été développé, capable de simuler des écoulements multi-fluides à hauts ratios de densité, éventuellement en présence d'une surface libre, tout en produisant des champs de pression libres d'oscillations numériques. Une étude de la stabilité numérique de ce modèle a été menée, résultant en une définition heuristique des pas temps maximaux stables en fonction du ratio de vitesses du son des fluides mis en jeu. Ensuite, le modèle a été validé puis comparé à un schéma Riemann-SPH, en termes de domaine de stabilité, de champs de pression et de diffusion numérique. Finalement, dans le cadre du projet européen SARAH, la méthode SPH a été appliquée au problème d’amerrissage d'avions dans des conditions de vitesses d'impact réelles. Des expériences menées par des partenaires du projet ont démontré l'existence du phénomène de cavitation à partir de certaines vitesses d'impact. En conséquence, une technique de capture de cavitation numérique a été introduite dans cette thèse. Enfin, à l'issue de simulations SPH 2D et 3D, un accord satisfaisant a été observé entre l'expérience et nos résultats numériques.


Publié le 21 janvier 2020 Mis à jour le 30 janvier 2020