intéraction fluide – structure souple mathieu durand alban leroyer frédéric hauville yann roux...
TRANSCRIPT
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Intéraction Fluide – Structure Souple
Mathieu DurandAlban Leroyer
Frédéric HauvilleYann Roux
Michel Visonneau
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PLAN
• les codes fluides et structure• le cas test• Déformation de maillage• Transfert d’effort• Couplage• Résultats
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LMF EMN : ISIS CFD
Problématique IFSThèse Alban Leroyer Thèse Guillaume de Nayer
Contexte généralSimulations d’écoulements fluides incompressibles isothermes à hauts nombres de Reynolds autour de géométrie complexe
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k epsilon - ARAVANTI
Code Structure EF- Membrane (plis)- Coque- Poutres- Câbles- Glissements
Couplé avec Avanti(fluide parfait)
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IRENAV - Cas test
Objectif:- Simplicité mise en œuvre- Facile à numériser- Forte interaction fluide structure
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Cas Test : Manip oscillante IRENAV
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Résultats prochainement: forme 3D, efforts globaux
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Le modèle structure
-25
-20
-15
-10
-5
0
5
10
15
20
25
0 2 4 6 8 10 12 14
Temps [s]
An
gle
de
ro
tati
on
[d
eg
]
-40
-30
-20
-10
0
10
20
30
40
Vit
es
se
ro
tati
on
[d
eg
/s]
Rotation imposé numériquement
Axis 0: Measured position (°)
Axis 0: Measured velocity (°/s)
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Les difficultés IFS
Poids des lattes : 0,047kg
Poids du tissu : 0,052kg
Masse ajoutée : 0,520kg
Masse ajoutée surfacique
kg/m²
- Déformation importantes- Masse faible- Raideur faible voir nulle dans certains cas haute interaction
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Construction du maillage initial
1. Maillage Structure 2. Maillage domaine
3. Maillage fluide surfacique et volumique
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Déformation de maillage
Les points ISIS appartiennent aux surfaces domaine
STRUCTURE
DOMAINE
extrusion
paramétrisation
Surface ISIS
Volume ISIS
déformation pseudo-structure& mvt bloc
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Transfert d’effort
Objectif
Effort consistant : Efforts calculés par ISIS = Efforts transmis à la structure
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Transfert d’effort
Torseur élément ISIS
Torseur élément domaine
Déplacement(découpage)
Efforts aux trois points
Déplacement& Équivalence
Torseur ISIS Torseur StructurePression ISIS Pression Structure
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Delta Pression structure
Pression fluide recto / verso
versorectostructure
structure
pppS
nFp
.
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couplage
• couplage faible• couplage fort• convergence
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Couplage faible
Avance en temps fluide
Avance en temps structure
Transfert d’efforts
Remaillage
ttt
Effort Z , mouvement
-20
-15
-10
-5
0
5
10
15
20
0 0.05 0.1 0.15 0.2
Temps de simulation [s]
Fo
rce
s Z
[N
]
-0.01
-0.008
-0.006
-0.004
-0.002
0
0.002
0.004
0.006
0.008
0.01
Rotation [deg]
Forces Fluides Totales
Rotation de l'axe
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Couplage fort
ttt
Avance en temps fluide
Avance en temps structure
Itération structure
Itération fluide
Convergé? non
oui
Transfert d’efforts
Remaillage
Remaillage
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Assurer la convergence
- Sous-relaxation- Ajouter des équations Structure dans le fluide- Ajouter des équations Fluides dans la structure
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Newmark
nnt
nt
nnt
nt
nnt
nt
uxx
tuxx
tuxx
1
1
21
..
.
1.
0 F
x
FK
x
FC
x
FM
Mt
Ct
KK ..
1.
.*
2
uKF .* objectif
A. prédiction
B. Correction itérative
Convergence si les matrices sont « correctes »
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x
FK fluide
~
x
FC fluide
~
x
FM fluide
~
Mt
Ct
KK ..
1.
.*
2
KCt
Mt
~~.
.
~.
.
12
Matrice d’inertie prépondérante
Matrice de masse ajoutée surfacique
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Résultats 1
-2.00
-1.50
-1.00
-0.50
0.00
0.50
1.00
1.50
2.00
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20
Temps de simu [s]
Fo
rce
Z [
N]
-25
-20
-15
-10
-5
0
5
10
15
20
25
Ro
tati
on
[d
eg]
Efforts ZtotalMvt imposé
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Résultats 2
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Résultats 3
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Conclusion
- Comparaison numérique / expérimentale- Insertion d’ équations fluides plus complètes- Modélisation gréement bateau complet- Possibilités de modéliser un drapeau?
- Capacité à modéliser un cas difficile