Numerical and experimental investigations of the cavitating flow on a two-dimensional hydrofoil

La dynamique d’une poche de cavitation sur un hydrofoil 2D a été étudiée expérimentalement dans le tunnel de cavitation de l’Ecole Navale et numériquement, l’étude numérique est basée sur une approche homogène. Plusieurs modèles de cavitation sont confrontés aux expériences dans une configuration périodique complexe faisant à 2 fréquences caractéristiques. Une méthode basée sur la caractérisation en nombre d’onde-fréquence de la dynamique de la poche de cavitation est présentée

Numerical simulation of the flow rate effect on the evolution of a negatively buoyant water jet

A numerical simulation study was done on a penetrating pure water jet injected into another surrounding salt water miscible with negative buoyancy conditions. For the incompressible filtered Navier-Stokes equations and the sum of the fluid model volume, we used a transient Computational Fluid Dynamics (CFD) solver (VOF model). A finite volume discretization method using Open Source code given in Open Foam 2.3.0. was used to solve these equations. The flow has a significant impact in the laminar system on the evolution of the jet in terms of subsequent permanent phase as well as the transient regime

Computational study of the turbulent flow inside a heat exchanger using an incurved diffuser

L'objectif de ce travail est d'étudier l'écoulement turbulent dans un échangeur de chaleur contenant un diffuseur incurvée. Pour cela, nous avons développpé des simulations numériques avec un code CFD. Le modèle numérique est basé sur la résolution des équations de Navier-Stokes couplées avec le modèle de turbulence k-ε. Ces équations sont résolues par discrétisation volumes finis. Particulièrement, nous sommes intéressés à visualiser la température, la vitesse, la pression totale, la pression dynamique, la vorticité et les caractéristiques de la turbulence

Effect of the turbulence model on the aerodynamic structure around a Savonius wind rotor

Ce travail vise à étudier l'effet du modèle de turbulence sur les caractéristiques aérodynamiques de l'écoulement autour d'un rotor Savonius. Pour faire, nous avons développé une simulation numérique à l'aide du code commercial CFD Fluent. Le modèle numérique est basé sur la résolution des équations de Navier -Stokes. Ces équations sont résolues par une discrétisation volumes finis. Deux modèles de turbulence sont considérés : le modèle k-ԑ et le modèle k-ԑ RNG. Particulièrement, nous sommes intéressés à visualiser le champ de vitesse, la vitesse moyenne et la pression statique. L'accord entre nos résultats numériques et les résultats antérieurs confirme la validité de la méthode d'analyse adoptée

Etude numérique et expérimentale du comportement hydroélastique d'un hydrofoil dans un écoulement cavitant

Ce travail concerne une étude préliminaire relative à la modélisation numérique d'une structure déformable immergée dans un écoulement cavitant instationnaire. Un hydrofoil de type NACA66012 est considéré. Le calcul de la dynamique du fluide est basé sur un code volume finis 2D avec modèle de cavitation 1-fluide. Le calcul de la dynamique de la structure 3D, est réalisé avec le code éléments finis CASTEM. Le couplage est réalisé simplement par l'interpolation des efforts de pression aux noeuds de la structure calculés au préalables sur une section 2D de la structure rigide. Les résultats obtenus sont comparés à des résultats expérimentaux obtenus dans le tunnel hydrodynamique de l'Ecole Navale

Influence of the Cavitation Model on the Simulation of Cloud Cavitation on 2D Foil Section

For numerical simulations of cavitating flows, many physical models are currently used. One approach is the void fraction transport equation-based model including source terms for vaporization and condensation processes. Various source terms have been proposed by different researchers. However, they have been tested only in different flow configurations, which make direct comparisons between the results difficult. A comparative study, based on the expression of the source terms as a function of the pressure, is presented in the present paper. This analytical approach demonstrates a large resemblance between the models, and it also clarifies the influence of the model parameters on the vaporization and condensation terms and, therefore, on the cavity shape and behavior. Some of the models were also tested using a 2D CFD code in configurations of cavitation on two-dimensional foil sections. Void fraction distributions and frequency of the cavity oscillations were compared to existing experimental measurements. These numerical results confirm the analytical study

Étude numérique et expérimentale des écoulements cavitants sur corps portants

This work lies within the scope of applied research which take place at the Laboratory of Mechanics of Lille and the Research institute of the Naval Academy in the respective field of the turbomachine and the marine propellers and appendices equipping the ships (stabilizing, saffrons...). The main aim of the thesis is to study instabilities of cavitation. For that, numerical simulations associating with the already existing models of cavitation are made and a comparison of these models is carried out. We are interested particularly in the homogeneous models of cavitation for which the liquid mixture/vapor is regarded as a single fluid with variable density. The mass transfer between the two phases is controlled either by a barotropic state law which connects the density to the pressure or by a void fraction transport equation with suitable sources terms. In parallel, experimental measurements based to the measure of parietal pressure and video acquisitions are carried out in the tunnel of cavitation of the Naval Academy. This experimental study is completed by the study undertaken by O. Coutier in the ENSTA academy in Paris and which allowed obtaining the profiles of instantaneous void fraction by X-ray measurements. The experimental and numerical results are analyzed by original techniques of signal treatment.Le travail de thèse s'inscrit dans le cadre des travaux de recherche appliquée qui ont lieu au Laboratoire de Mécanique de Lille et à l'Institut de Recherche de l'Ecole Navale dans le domaine respectif des machines tournantes de type turbomachines ou celui des hélices marines et appendices de type surfaces portantes équipant les navires (stabilisateurs, safrans,...). L'objectif principal de la thèse est d'étudier les instabilités de cavitation. Pour cela, des simulations numériques associant des modèles de cavitation déjà existants sont mises en oeuvre et une comparaison de ces modèles est effectuée. On s'intéresse particulièrement aux modèles de cavitation homogènes pour lesquels le mélange liquide/vapeur est considéré comme un fluide unique à densité variable. Le transfert de masses entre les deux phases est contrôlé soit par une loi d'état barotrope qui relie la densité à la pression soit par une équation de transport de taux de vide avec des termes sources appropriées. En parallèle, des mesures expérimentales basées sur la mesure de pression pariétale et d'acquisition vidéo sont menées dans le Tunnel de cavitation de l'Ecole Navale. Cette étude expérimentale est complétée par l'étude menée par O. Coutier-Delgosha à l'Ecole Nationale Supérieure de Techniques Avancées à Paris et qui a permis d'obtenir les profils de taux de vide instantanés par des mesures Rayon X. Les résultats expérimentaux et numériques sont analysés par des techniques de traitement du signal originales

Étude numérique et expérimentale des écoulements cavitants sur corps portants

Le travail de thèse s'inscrit dans le cadre des travaux de recherche appliquée qui ont lieu au Laboratoire de Mécanique de Lille et à l'Institut de Recherche de l'Ecole Navale dans le domaine respectif des machines tournantes de type turbomachines ou celui des hélices marines et appendices de type surfaces portantes équipant les navires (stabilisateurs, safrans,...). L'objectif principal de la thèse est d'étudier les instabilités de cavitation. Pour cela, des simulations numériques associant des modèles de cavitation déjà existants sont mises en oeuvre et une comparaison de ces modèles est effectuée. On s'intéresse particulièrement aux modèles de cavitation homogènes pour lesquels le mélange liquide/vapeur est considéré comme un fluide unique à densité variable. Le transfert de masses entre les deux phases est contrôlé soit par une loi d'état barotrope qui relie la densité à la pression soit par une équation de transport de taux de vide avec des termes sources appropriées. En parallèle, des mesures expérimentales basées sur la mesure de pression pariétale et d'acquisition vidéo sont menées dans le Tunnel de cavitation de l'Ecole Navale. Cette étude expérimentale est complétée par l'étude menée par O. Coutier-Delgosha à l'Ecole Nationale Supérieure de Techniques Avancées à Paris et qui a permis d'obtenir les profils de taux de vide instantanés par des mesures Rayon X. Les résultats expérimentaux et numériques sont analysés par des techniques de traitement du signal originales.This work lies within the scope of applied research which take place at the Laboratory of Mechanics of Lille and the Research institute of the Naval Academy in the respective field of the turbomachine and the marine propellers and appendices equipping the ships (stabilizing, saffrons...). The main aim of the thesis is to study instabilities of cavitation. For that, numerical simulations associating with the already existing models of cavitation are made and a comparison of these models is carried out. We are interested particularly in the homogeneous models of cavitation for which the liquid mixture/vapor is regarded as a single fluid with variable density. The mass transfer between the two phases is controlled either by a barotropic state law which connects the density to the pressure or by a void fraction transport equation with suitable sources terms. In parallel, experimental measurements based to the measure of parietal pressure and video acquisitions are carried out in the tunnel of cavitation of the Naval Academy. This experimental study is completed by the study undertaken by O. Coutier in the ENSTA academy in Paris and which allowed obtaining the profiles of instantaneous void fraction by X-ray measurements. The experimental and numerical results are analyzed by original techniques of signal treatment.PARIS-Arts et Métiers (751132303) / SudocSudocFranceF