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Revue des Composites et des Matériaux Avancés

1169-7954
 

 ARTICLE VOL 28/2 - 2018  - pp.211-238  - doi:10.3166/rcma.28.211-238
TITRE
Analyse des paramètres d'interaction fluide-structure avec des écoulements incompressibles

TITLE
Fluid-structure interaction parameters analysis with incompressible flows

RÉSUMÉ

Le but de cet article est d’examiner le problème du faible couplage entre les fluides incompressibles et les structures en coque pouvant développer des déplacements importants. Pour cela, un modèle de calcul de code avec une formulation basée sur la méthode des éléments finis (MEF) pour l'analyse des flux incompressibles dans une description Lagrangianeulérienne arbitraire (ALE), couplée à un programme d'analyse dynamique existant. Une approche FEM positionnelle pour la modélisation de coque dynamique prenant en compte la non-linéarité géométrique a été couplée à une méthodologie basée sur FEM pour la simulation de fluides newtoniens dans la description ALE en utilisant des éléments d'ordre quadratiques pour la vitesse et linéaires pour la pression. En outre, une proposition de couplage sans nécessité de coïncidence des nœuds des domaines accompagnée d'un schéma de mouvement dynamique du réseau de fluide basé sur l'utilisation d'un maillage auxiliaire avec des éléments d'ordre cubiques a été mise en œuvre avec succès. Pour prendre en compte la non-linéarité géométrique des structures de coque, une formulation décrite dans des positions qui n'interpole pas les rotations sous forme de degrés de liberté a été utilisée. Cette technique s’est révélée robuste et capable de simuler des problèmes d’instabilité dynamique. Le traitement du fluide au moyen de la formulation mixte, ou pression-vitesse, avec stabilisation au moyen de la technique Streamline Upwind Petrov-Galerkin (SUPG) s’est révélé tout à fait adapté à la simulation des écoulements laminaires, donnant des résultats satisfaisants et conformes avec la littérature.



ABSTRACT

The purpose of this paper is to investigate the problem of weak parting coupling between incompressible fluids and shell structures that can develop large displacements. For this, a code computational model with formulation based on the finite element method (FEM) for analysis of incompressible flows in arbitrary Lagrangian-Eulerian description (ALE), which is coupled to an existing dynamic analysis program. In this work a positional FEM approach for the dynamic shell modeling considering the geometric nonlinearity was coupled to an FEM based methodology for the simulation of Newtonian fluids in ALE description using quadratic order elements for velocity and linear for pressure. In addition, a coupling proposal without the need of coincidence of the nodes of the domains accompanied by a scheme of dynamic movement of the fluid network based on the use of an auxiliary mesh with cubic order elements was successfully implemented. For the consideration of the geometric nonlinearity of shell structures, a formulation described in positions that does not interpolate rotations as degrees of freedom was employed. This technique proved to be robust and capable of simulating dynamic instability problems. The treatment of the fluid by means of the mixed formulation, or pressure-velocity, with stabilization by means of the Streamline Upwind Petrov-Galerkin (SUPG) technique proved to be quite suitable for the simulation of laminar flows, producing satisfactory results and in accordance with the literature.



AUTEUR(S)
Zaitri TAMEUR, Sahli AHMED, Sara SAHLI

MOTS-CLÉS
interaction fluide-structure, description arbitraire lagrangienne-eulérienne, flux incompressibles, analyse géométrique non linéaire, couplage partitionné.

KEYWORDS
fluid-structure interaction, arbitrary lagrangian-eulerian description, incompressible flows, nonlinear geometric analysis, partitioned coupling.

LANGUE DE L'ARTICLE
Anglais

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