Simulations 3D non-stationnaires dédiées à l'investigation de processus de sédimentation à forte dynamique

The behavior of a rigid spherical particle immersed in a viscous newtonian fluid is reproduced by means of Direct Numerical Simulation. The first step consists in introducing a 1–Fluid model coupled with a viscosity–based penalty method. Several computational techniques are then associated for solving the problems inherent to the strong physical constraints. Through the next step, our approach is assessed to by several test–cases based on an exhaustive bibliography of both two and three-dimensional flows, for Stokes and Oseen regimes. With original experimental and numerical results obtained through a scientific collaboration, our numerical experiments are then systematically validated relative to PIV fields for inertial regimes. Finally, our investigation focuses on a critical flow regime with simulations leading to instabilities, indicating the transitions that tend to chaotic wakes and trajectories.Le comportement d'une particule sphérique rigide immergée dans un fluide newtonien est étudié au moyen d'une méthode de Simulation Numérique Directe. Dans une première partie, un modèle de type '1-Fluide' assorti d'une technique de pénalisation de la viscosité est décrit, puis différentes méthodologies numériques sont associées pour résoudre les difficultés inhérentes aux fortes contraintes physiques. Par la suite, la pertinence du modèle est prouvée par une série de validations fondées sur une bibliographie exhaustive des écoulements bi ou tri–dimensionnels, et pour des régimes d'écoulement faiblement inertiels. Avec l'appui de résultats expérimentaux et numériques originaux obtenus à la suite d'une collaboration scientifique, nos expériences numériques sont alors systématiquement validées sur la base de champs PIV pour des régimes inertiels. Notre investigation se focalise ensuite sur des écoulements dont la dynamique est plus importante, pour aboutir à la mise en évidence d'instabilités attestant de la transition vers des écoulements et des trajectoires chaotiques

SIMULATIONS 3D NON-STATIONNAIRES DÉDIÉES À L'INVESTIGATION DE PROCESSUS DE SÉDIMENTATION À FORTE DYNAMIQUE

The behavior of a rigid spherical particle immersed in aviscous newtonian fluid is reproduced by means of Direct Numerical Simulation. The first step consists inintroducing a 1-Fluid model coupled with a viscosity-based penalty method.Several computational techniques are then associatedfor solving the problems inherent to the strong physicalconstraints. Through the next step, our approach isassessed to by several test-cases based on anexhaustive bibliography of both two andthree-dimensional flows, for Stokes and Oseenregimes. With original experimental and numericalresults obtained through a scientific collaboration, ournumerical experiments are then systematically validated relative to PIV fields for inertial regimes.Finally, our investigation focuses on a critical flowregime with simulations leading to instabilities,indicating the transitions that tend to chaotic wakes and trajectories.Le comportement d'une particule sphérique rigideimmergée dans un fluide newtonien est étudié aumoyen d'une méthode de Simulation Numérique Directe.Dans une première partie, un modèle de type '1-Fluide'assorti d'une technique de pénalisation de la viscositéest décrit, puis différentes méthodologies numériquessont associées pour résoudre les difficultés inhérentesaux fortes contraintes physiques. Par la suite, lapertinence du modèle est prouvée par une sériede validations fondées sur une bibliographie exhaustive des écoulements bi ou tri-dimensionnels,et pour des régimes d'écoulement faiblement inertiels.Avec l'appui de résultats expérimentaux et numériquesoriginaux obtenus à la suite d'une collaboration scientifique, nos expériences numériques sont alorssystématiquement validées sur la base de champs PIVpour des régimes inertiels. Notre investigation sefocalise ensuite sur des écoulements dont ladynamique est plus importante, pour aboutir à la miseen évidence d'instabilités attestant de la transitionvers des écoulements et des trajectoires chaotiques

Simulations 3D non-stationnaires dédiées à l'investigation de processus de sédimentation à forte dynamique

Le comportement d'une particule sphérique rigide immergée dans un fluide newtonien est étudié au moyen d'une méthode de Simulation Numérique Directe. Dans une première partie, un modèle de type '1-Fluide' assorti d'une technique de pénalisation de la viscosité est décrit, puis différentes méthodologies numériques sont associées pour résoudre les difficultés inhérentes aux fortes contraintes physiques. Par la suite, la pertinence du modèle est prouvée par une série de validations fondées sur une bibliographie exhaustive des écoulements bi ou tri-dimensionnels, et pour des régimes d'écoulement faiblement inertiels. Avec l'appui de résultats expérimentaux et numériques originaux obtenus à la suite d'une collaboration scientifique, nos expériences numériques sont alors systématiquement validées sur la base de champs PIV pour des régimes inertiels. Notre investigation se focalise ensuite sur des écoulements dont la dynamique est plus importante, pour aboutir à la mise en évidence d'instabilités attestant de la transition vers des écoulements et des trajectoires chaotiques.The behavior of a rigid spherical particle immersed in a viscous Newtonian fluid is reproduced by means of Direct Numerical Simulation. The first step consists in introducing a 1-Fluid model coupled with a viscosity-based penalty method. Several computational techniques are then associated for solving the problems inherent to the strong physical constraints. Through the next step, our approach is assessed to by several test-cases based on an exhaustive bibliography of both two and three-dimensional flows, for Stokes and Oseen regimes. With original experimental and numerical results obtained through a scientific collaboration, our numerical experiments are then systematically validated relative to PIV fields for inertial regimes. Finally, our investigation focuses on a critical flow regime with simulations leading to instabilities, indicating the transitions that tend to chaotic wakes and trajectories.BORDEAUX1-BU Sciences-Talence (335222101) / SudocSudocFranceF

Peut-on déterminer l'extinction d'un feu par brouillard d'eau avec FDS ?

La détermination du temps d’extinction d’un foyer par simulation numérique doit être précise et fiable pour la sécurité incendie. Cette étude est le fruit d’une collaboration entre le CNPP et le LEMTA, qui propose de tester les différents modes d’extinction disponibles sur FDS (Fire Dynamics Simulator) à partir de données expérimentales. Ces essais sont obtenus sur des feux de fioul éteints par brouillards d’eau dans une pièce ventilée. Deux essais sont présentés dans cette contribution, montrant des mécanismes d’extinction différents. Dans le premier essai (cas 1), l’extinction est attribuée au refroidissement du combustible, alors que le refroidissement de la phase gazeuse et l’inertage, résultant d’une forte évaporation, sont prépondérants dans le second (cas 2). Ces deux comportements distincts sont obtenus en jouant sur le temps de déclenchement du brouillard d’eau (respectivement 1 et 5 minutes), occasionnant des HRR (Heat Release Rate) et des champs de températures différents. Ces observations expérimentales sont confirmées par des résultats numériques faisant intervenir des bilans d’énergie intégrés à FDS. Dans FDS 6, le critère d’extinction par refroidissement de la flamme et inertage est basé sur un bilan énergétique alors que le modèle d’extinction par refroidissement du combustible consiste en une diminution du débit de pyrolyse selon une loi exponentielle. Cette loi fait intervenir la densité surfacique d’eau présente sur la surface de combustible et un facteur de calage. Ce modèle a été testé sur le cas 1 (extinction par refroidissement du combustible) et démontre que le coefficient de calage est un paramètre très sensible ce qui limite l’utilisation de cette loi. Cette comparaison justifie alors l’écriture d’un nouveau modèle. Celui-ci est dérivé d’une loi type Arrhénius et lie ainsi le débit de pyrolyse à la température de surface du combustible durant l’aspersion. Les résultats obtenus à l’aide de ce nouveau modèle seront présentés

An emergency egress model based on a macroscopic continuous approach

International audienc

Large scale study of the interactions between sprinklers and natural smoke vent

International audienc

Experimental and numerical study of interactions between sprinklers and natural smoke vents

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