Méthodes implicites de pénalisation sur des grilles d'Euler pour la simulation de écoulements multiphasés incompressibles

Implicit penalty methods on eulerian grids for the simulation of incompressible multiphase flows

Abstract

The numerical modelling strategy developped in our home made code Aquilon on Eulerian fixed grids will be presented paying attention to the implicit treatment of the conservation equations, the penalty methods used to solve various constrainsts, the algorithms for interface tracking (VOF, Front Tracking) and the automatic and adaptative methods for refining meshes (AMR). Detailed validations will be proposed to highlight the convergence order and the consistency of the numerical methods and two- and three-dimensional physical validations will be leaded with comparisons to experimental or theoretical results. Finally, several examples of real two-phase flow simulations will be given such as fluidized bed motions, wave breaking on beaches, film wiping under turbulent jet action or mould filling processes. The results will be discussed with respect to experimental or industrial references and criticized for example according to the modelling of turbulence and its coupling with free surface.

Résumé

La stratégie de modélisation numérique développée dans notre code Aquilon développé localement sur des grilles fixes Eulériennes sera présentée en prêtant attention au traitement implicite du des équations de conservation, aux méthodes de pénalisation pour diverses contraintes, aux algorithmes pour le suivi d'interface (VOF, suivi de front) et aux méthodes automatiques et adaptatives pour raffiner les mailles (AMR). Les validations détaillées seront proposées pour illustrer l'ordre de convergence et la consistance des méthodes numériques et des validations physiques bi et tridimensionnelles seront développées avec des comparaisons aux résultats expérimentaux ou théoriques. En conclusion, plusieurs exemples de simulations d'écoulement diphasiques réels seront donnés comme des mouvements de lit fluidisé, le déferlement sur les plages, le balayage de film sous l'action d’un jet turbulent ou processus de remplissage d’un moule. Les résultats seront discutés par rapport à des références expérimentales ou industrielles et critiqués par exemple par rapport au modèle de turbulence et à son couplage avec la surface libre.