25
Intéraction Fluide – Structure Souple Mathieu Durand Alban Leroyer Frédéric Hauville Yann Roux Michel Visonneau

Intéraction Fluide – Structure Souple Mathieu Durand Alban Leroyer Frédéric Hauville Yann Roux Michel Visonneau

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: Intéraction Fluide – Structure Souple Mathieu Durand Alban Leroyer Frédéric Hauville Yann Roux Michel Visonneau

Intéraction Fluide – Structure Souple

Mathieu DurandAlban Leroyer

Frédéric HauvilleYann Roux

Michel Visonneau

Page 2: Intéraction Fluide – Structure Souple Mathieu Durand Alban Leroyer Frédéric Hauville Yann Roux Michel Visonneau

PLAN

• les codes fluides et structure• le cas test• Déformation de maillage• Transfert d’effort• Couplage• Résultats

Page 3: Intéraction Fluide – Structure Souple Mathieu Durand Alban Leroyer Frédéric Hauville Yann Roux Michel Visonneau

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

Page 4: Intéraction Fluide – Structure Souple Mathieu Durand Alban Leroyer Frédéric Hauville Yann Roux Michel Visonneau

k epsilon - ARAVANTI

Code Structure EF- Membrane (plis)- Coque- Poutres- Câbles- Glissements

Couplé avec Avanti(fluide parfait)

Page 5: Intéraction Fluide – Structure Souple Mathieu Durand Alban Leroyer Frédéric Hauville Yann Roux Michel Visonneau

IRENAV - Cas test

Objectif:- Simplicité mise en œuvre- Facile à numériser- Forte interaction fluide structure

Page 6: Intéraction Fluide – Structure Souple Mathieu Durand Alban Leroyer Frédéric Hauville Yann Roux Michel Visonneau

Cas Test : Manip oscillante IRENAV

Page 7: Intéraction Fluide – Structure Souple Mathieu Durand Alban Leroyer Frédéric Hauville Yann Roux Michel Visonneau

Résultats prochainement: forme 3D, efforts globaux

Page 8: Intéraction Fluide – Structure Souple Mathieu Durand Alban Leroyer Frédéric Hauville Yann Roux Michel Visonneau

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)

Page 9: Intéraction Fluide – Structure Souple Mathieu Durand Alban Leroyer Frédéric Hauville Yann Roux Michel Visonneau

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

Page 10: Intéraction Fluide – Structure Souple Mathieu Durand Alban Leroyer Frédéric Hauville Yann Roux Michel Visonneau

Construction du maillage initial

1. Maillage Structure 2. Maillage domaine

3. Maillage fluide surfacique et volumique

Page 11: Intéraction Fluide – Structure Souple Mathieu Durand Alban Leroyer Frédéric Hauville Yann Roux Michel Visonneau

Déformation de maillage

Les points ISIS appartiennent aux surfaces domaine

STRUCTURE

DOMAINE

extrusion

paramétrisation

Surface ISIS

Volume ISIS

déformation pseudo-structure& mvt bloc

Page 12: Intéraction Fluide – Structure Souple Mathieu Durand Alban Leroyer Frédéric Hauville Yann Roux Michel Visonneau
Page 13: Intéraction Fluide – Structure Souple Mathieu Durand Alban Leroyer Frédéric Hauville Yann Roux Michel Visonneau

Transfert d’effort

Objectif

Effort consistant : Efforts calculés par ISIS = Efforts transmis à la structure

Page 14: Intéraction Fluide – Structure Souple Mathieu Durand Alban Leroyer Frédéric Hauville Yann Roux Michel Visonneau

Transfert d’effort

Torseur élément ISIS

Torseur élément domaine

Déplacement(découpage)

Efforts aux trois points

Déplacement& Équivalence

Torseur ISIS Torseur StructurePression ISIS Pression Structure

Page 15: Intéraction Fluide – Structure Souple Mathieu Durand Alban Leroyer Frédéric Hauville Yann Roux Michel Visonneau

Delta Pression structure

Pression fluide recto / verso

versorectostructure

structure

pppS

nFp

.

Page 16: Intéraction Fluide – Structure Souple Mathieu Durand Alban Leroyer Frédéric Hauville Yann Roux Michel Visonneau

couplage

• couplage faible• couplage fort• convergence

Page 17: Intéraction Fluide – Structure Souple Mathieu Durand Alban Leroyer Frédéric Hauville Yann Roux Michel Visonneau

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

Page 18: Intéraction Fluide – Structure Souple Mathieu Durand Alban Leroyer Frédéric Hauville Yann Roux Michel Visonneau

Couplage fort

ttt

Avance en temps fluide

Avance en temps structure

Itération structure

Itération fluide

Convergé? non

oui

Transfert d’efforts

Remaillage

Remaillage

Page 19: Intéraction Fluide – Structure Souple Mathieu Durand Alban Leroyer Frédéric Hauville Yann Roux Michel Visonneau

Assurer la convergence

- Sous-relaxation- Ajouter des équations Structure dans le fluide- Ajouter des équations Fluides dans la structure

Page 20: Intéraction Fluide – Structure Souple Mathieu Durand Alban Leroyer Frédéric Hauville Yann Roux Michel Visonneau

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 »

Page 21: Intéraction Fluide – Structure Souple Mathieu Durand Alban Leroyer Frédéric Hauville Yann Roux Michel Visonneau

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

Page 22: Intéraction Fluide – Structure Souple Mathieu Durand Alban Leroyer Frédéric Hauville Yann Roux Michel Visonneau

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

Page 23: Intéraction Fluide – Structure Souple Mathieu Durand Alban Leroyer Frédéric Hauville Yann Roux Michel Visonneau

Résultats 2

Page 24: Intéraction Fluide – Structure Souple Mathieu Durand Alban Leroyer Frédéric Hauville Yann Roux Michel Visonneau

Résultats 3

Page 25: Intéraction Fluide – Structure Souple Mathieu Durand Alban Leroyer Frédéric Hauville Yann Roux Michel Visonneau

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