Turbulence and cavitation : applications in the NSMB and OpenFOAM solvers
Turbulence et cavitation : applications dans les solveurs NSMB et OpenFOAM
Cavitation
Écoulement diphasique
HEM
TTV
Cavitation
Two-phase flow
Homogeneous model
Transport equation model
532.5
Cavitation
Turbulence de sillage
Équations de Navier-Stokes -- Solutions numériques
Écoulement (hydrologie)
Modèles mathématiques
L'objectif de ce travail de thèse concerne l'étude et la mise en œuvre de deux modèles de cavitation dans le solveur NSMB (Navier-Stokes-Multi-Blocks): les modèles HEM (Homogeneous Equilibrium Model) et une équation pour le taux de vide: le modèle à transport de taux de vide (TTV). Le phénomène de cavitation est modélisé par différentes équations d'état de mélange liquide-vapeur (EOS). Des simulations numériques sont réalisées sur des écoulements diphasiques compressibles unidimensionnels et bidimensionnels avec des conditions d'interface et comparées à des solutions de référence. De plus, la méthode TTV basée sur le taux de vide incluant les termes source pour la vaporisation et la condensation dans le logiciel libre open source OpenFOAM est également présentée sur la géométrie Venturi pour capturer le phénomène du jet réentrant. La modélisation de la turbulence joue un rôle majeur dans la capture des comportements instationnaires et un limiteur est introduit pour réduire la viscosité turbulente afin de mieux prédire la structure à deux phases. Une comparaison de divers modèles de cavitation couplés avec des modèles de turbulence est étudiée. Les résultats computationnels sont comparés aux données expérimentales existantes.
The objective of this thesis work concerns the study and implement of two cavitation models in the NSMB (Navier-Stokes-Multi-Blocks) flow solver: the Homogeneous Equilibrium Models (HEM) and a void ratio Transport-based Equation Model (TEM). The cavitation phenomenon is modeled by different liquid-vapor mixture equation of state (EOS). Numerical simulation are performed on some one- and two-dimensional compressible two-phase flows with interface conditions and compared with reference solutions. Moreover, The TEM based method for the void ratio including the source terms for vaporization and condensation in the free, open source software OpenFOAM is also presented on the Venturi geometry to capture the re-entrant jet phenomenon. The turbulence modeling plays a major role in the capture of unsteady behaviors and a limiter is introduced to reduce the eddy-viscosity to better predict the two-phase structure. A comparison of various cavitation models coupled with turbulence models are investigated. Computational results are compared with existing experimental data.
Electronic Thesis or Dissertation
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en
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17190601
Université de Strasbourg
Strasbourg
2018-12-31
https://theses.hal.science/tel-01743886
application/pdf
14586492
https://publication-theses.unistra.fr/public/theses_doctorat/2017/HUANG_Chao-Kun_2017_ED269.pdf
http://www.theses.fr/2017STRAD035/abes
https://theses.hal.science/tel-01743886
https://theses.hal.science/tel-01743886
https://theses.hal.science/tel-01743886
https://theses.hal.science/tel-01743886
Huang
Chao-Kun
1980-04-23
FR
225361760
21316728
https://theses.fr/2017STRAD035
2017STRAD035
https://doi.org/10.70675/07cc3ebcz3312z4f1cza24bz37c8e3b6757f
2017-11-24
Mécanique des fluides
Strasbourg
131056549
Doctorat
Docteur es
non
oui
Hoarau
Yannick
MADS_DIRECTEUR_DE_THESE_1
068954786
Goncalves
Éric
MADS_DIRECTEUR_DE_THESE_2
13751817X
Djeridi
Henda
MADS_PRESIDENT_DU_JURY
082050767
Djeridi
Henda
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082050767
Righi
Marcello
MADS_MEMBRE_DU_JURY_2
225362120
Djeridi
Henda
MADS_RAPPORTEUR_1
082050767
Billard
Jean-Yves
MADS_RAPPORTEUR_2
070432848
École doctorale Mathématiques, sciences de l'information et de l'ingénieur (Strasbourg ; 1997-....)
MADS_ECOLE_DOCTORALE_1
MA
156504863
Laboratoire des sciences de l'ingénieur, de l'informatique et de l'imagerie (Strasbourg ; 2013-....)
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Hoarau
Yannick
Goncalves Da Silva
Eric
Djeridi
Henda
Djeridi
Henda
Righi
Marcello
Djeridi
Henda
Billard
Jean-Yves
École doctorale Mathématiques, sciences de l'information et de l'ingénieur (Strasbourg)
Laboratoire des sciences de l'ingénieur, de l'informatique et de l'imagerie (Strasbourg)
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17190601