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Thèse

A sharp interface method for low Mach two-phase flows with phase change

Résumé : Une approche d'interface raide est présentée pour le calcul des écoulements diphasiques avec tension superficielle et changement de phase en régime à faible nombre de Mach. Pour développer un tel modèle, où de légers effets compressibles sont pris en compte ainsi que des fermetures thermodynamiques correctes, le liquide et le gaz sont considérés comme compressibles et décrits par un solveur compressible précis. Ce solveur compressible adopte une technique de décomposition appelée "décomposition du transport acoustique" qui décompose le système Euler en deux parties: acoustique et transport. Sur la base du sous-système acoustique, un solveur de Riemann approximatif qui tient compte des effets de tension superficielle et de changement de phase est développé. L'interface de l'écoulement diphasique est capturée par la méthode de Level Set et considérée comme raide. La problème de la capture d'interface de la méthode Level Set dans le cadre Eulérien est le point clé des simulations d'écoulement diphasique, et dans ce travail, nous proposons et adoptons des approches d'ordre élevé pour l'advection de l'interface, la redistanciation et l'estimation de la courbure. En régime à faible nombre de Mach, les solveurs compressibles conventionnels perdent en précision et une correction à faible Mach est alors nécessaire pour réduire la dissipation numérique. Pour une méthode d'interface raide, l'interface est traitée comme la discontinuité de contact via la méthode Ghost Fluid. Sans une région lisse à l'interface, une telle discontinuité existant à l'interface présente un énorme défi pour la conception d'un schéma numérique. La correction à faible Mach bien connue dans la littérature pourrait conduire à une erreur de troncature significative, en particulier pour les écoulements diphasiques avec de grands rapports de densité et de vitesse du son. Pour retrouver une bonne propriété de préservation asymptotique, nous proposons une nouvelle correction à faible Mach avec une analyse asymptotique rigoureuse. Plusieurs cas de test numériques ont été utilisés pour valider la présente approche numérique et montrer ses bonnes performances.
Liste complète des métadonnées

https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-03178310
Contributeur : Abes Star :  Contact
Soumis le : mardi 23 mars 2021 - 16:52:20
Dernière modification le : mercredi 3 novembre 2021 - 06:04:14

Fichier

93308_ZOU_2020_archivage.pdf
Version validée par le jury (STAR)

Identifiants

  • HAL Id : tel-03178310, version 1

Citation

Ziqiang Zou. A sharp interface method for low Mach two-phase flows with phase change. Fluid mechanics [physics.class-ph]. Université Paris-Saclay, 2020. English. ⟨NNT : 2020UPAST057⟩. ⟨tel-03178310⟩

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