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Raffinement local adaptatif et méthodes multiniveaux pour la simulation d'écoulements multipĥasiques.

机译:自适应局部细化和多级方法,用于模拟多点流。

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摘要

This thesis is devoted to the study of some numerical and mathematical aspects of incompressible multiphase flows simulations with a diffuse interface Cahn-Hillliard/Navier-Stokes model. The space discretisation is performed thanks to the finite elements method. The presence of different scales in the system suggests the use of a local adaptive refinement method. The algorithm, that we introduced, allows to implicitly handle the non conformities of the generated meshes to produce conformal finite elements approximation spaces. Moreover, we show that this method can be exploited to build multigrid preconditioners. Concerning the time discretization, we begin by the study of the Cahn-Hilliard system. A semi-implicit scheme, which ensure the decrease of the discrete energy, is proposed to remedy to convergence failures of the Newton method used to solve this (non linear) system. We show existence and convergence of discrete solutions towards the weak solution of the system. We then continue this study by providing an inconditionnaly stable time discretization of the complete Cahn-Hilliard/Navier-Stokes model. An important point is that this discretization does not strongly couple the Cahn-Hilliard and Navier-Stokes systems allowing to independently solve the two systems in each time step. We show the existence of discrete solutions and, in the case where the three fluids have the same densities, their convergence towards weak solutions. We study, to finish this part, different issues linked to the use of the incremental projection method. Finally, the last part presents several examples of numerical simulations, diphasic and triphasic, in two and three dimensions.
机译:本文致力于研究具有扩散界面Cahn-Hillliard / Navier-Stokes模型的不可压缩多相流模拟的一些数值和数学方面。由于采用了有限元方法,因此可以进行空间离散化。系统中不同比例尺的存在建议使用局部自适应细化方法。我们介绍的算法允许隐式处理生成的网格的非一致性,以生成共形有限元近似空间。此外,我们表明可以利用此方法来构建多网格预处理器。关于时间离散化,我们从Cahn-Hilliard系统的研究开始。为了解决用于解决该(非线性)系统的牛顿法的收敛性故障,提出了一种确保离散能量减少的半隐式方案。我们显示了离散解的存在性和趋向于系统的弱解。然后,我们通过提供完整的Cahn-Hilliard / Navier-Stokes模型的无条件时间离散来继续这项研究。重要的一点是,这种离散化不会将Cahn-Hilliard和Navier-Stokes系统紧密耦合在一起,从而可以在每个时间步长独立解决两个系统。我们显示了离散解的存在,并且在三种流体具有相同密度的情况下,它们向弱解收敛。为了完成本部分,我们将研究与增量投影方法的使用有关的不同问题。最后,最后一部分以二维和三维形式提供了两相和三相数值模拟的几个示例。

著录项

  • 作者

    Minjeaud Sebastian;

  • 作者单位
  • 年度 2010
  • 总页数
  • 原文格式 PDF
  • 正文语种 fr
  • 中图分类

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