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Méthodes de domaine fictif pour des problèmes elliptiques avec conditions aux limites générales en vue de la simulation numérique d'écoulements diphasiques.

机译:具有一般边界条件的椭圆问题的虚拟域方法,用于两相流的数值模拟。

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摘要

This work is dedicated to the introduction of two original fictitious domain methods for the resolution of elliptic problems (mainly convection-diffusion problems) with general and eventually mixed boundary conditions: Dirichlet, Robin or Neumann. The originality lies in the approximation of the immersed boundary by an approximate interface derived from the fictitious domain Cartesian mesh, which is generally not boundary-fitted to the physical domain. The same generic numerical scheme is used to impose the embedded boundary conditions. Hence, these methods require neither a surface mesh of the immersed boundary nor the local modification of the numerical scheme. We study two modellings of the immersed boundary. In the first one, called spread interface, the approximate immersed boundary is the union of the cells crossed by the physical immersed boundary. In the second one, called thin interface, the approximate immersed boundary lies on sides of mesh cells. Additional algebraic transmission conditions linking both flux and solution jumps through the thin approximate interface are introduced. The fictitious problem to solve as well as the treatment of the embedded boundary conditions are detailed for the two methods. A Q1 finite element scheme is implemented for the numerical validation of the spread interface approach while a new cell-centered finite volume scheme is derived for the thin interface approach with immersed jumps. Each method is then combined to multilevel local mesh refinement algorithms (with solution or flux residual) to increase the precision of the solution in the vicinity of the immersed interface. A convergence analysis of a Q1 finite element method with non-boundary fitted meshes is also presented. This study proves the convergence rates of the present methods.Among the various industrial applications, the simulation on a model of heat exchanger in french nuclear power plants enables us to appreciate the performances of the fictitious domain methods introduced here.
机译:这项工作致力于引入两种原始的虚拟域方法来解决具有一般边界条件和最终混合边界条件的椭圆问题(主要是对流扩散问题):Dirichlet,Robin或Neumann。独创性在于通过虚拟域笛卡尔网格派生的近似界面对浸入边界进行近似,该近似界面通常不边界拟合到物理域。相同的通用数值方案用于施加嵌入的边界条件。因此,这些方法既不需要浸入边界的表面网格,也不需要数值方案的局部修改。我们研究了浸入边界的两个模型。在第一个称为扩散界面的界面中,近似的浸入边界是物理浸入边界交叉的单元的并集。在第二个界面中,称为薄界面,近似的浸入边界位于网格单元的侧面。引入了通过细近似界面将通量和解跃迁联系起来的其他代数传递条件。针对这两种方法,详细说明了要解决的虚拟问题以及嵌入式边界条件的处理。 Q1有限元方案用于扩展界面方法的数值验证,而新的以单元为中心的有限体积方案则用于带有浸入跳跃的薄界面方法。然后将每种方法结合到多级局部网格细化算法(具有解或通量残差),以提高在浸入界面附近的解的精度。还提出了具有无边界拟合网格的Q1有限元方法的收敛性分析。这项研究证明了当前方法的收敛速度。在各种工业应用中,对法国核电厂换热器模型的仿真使我们能够体会此处介绍的虚拟域方法的性能。

著录项

  • 作者

    Ramière Isabelle;

  • 作者单位
  • 年度 2006
  • 总页数
  • 原文格式 PDF
  • 正文语种 fr
  • 中图分类

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