Développement d'une nouvelle méthodologie pour l'intéraction fluide structure nonlinéaire : concepts et validation / Elisa Bosco ; sous la direction de Nicolas Gourdain et de Joseph Morlier

Date :

Type : Livre / Book

Type : Thèse / Thesis

Langue / Language : anglais / English

Catalogue Worldcat

Écoulement instationnaire (dynamique des fluides)

Classification Dewey : 629.8

Gourdain, Nicolas (1979-....) (Directeur de thèse / thesis advisor)

Morlier, Joseph (1977-....) (Directeur de thèse / thesis advisor)

Branza, Marianna (19..-....) (Président du jury de soutenance / praeses)

Cinnella, Paola (19..-.... ; chercheuse en dynamique des fluides) (Rapporteur de la thèse / thesis reporter)

Cocchetti, Giuseppe (19..-....) (Rapporteur de la thèse / thesis reporter)

Martins, Joaquim R. R. A. (Membre du jury / opponent)

Institut supérieur de l'aéronautique et de l'espace (Toulouse ; 2007-....) (Organisme de soutenance / degree-grantor)

École doctorale Aéronautique-Astronautique (Toulouse) (Ecole doctorale associée à la thèse / doctoral school)

Institut Clément Ader (Toulouse ; 2009-....) (Laboratoire associé à la thèse / thesis associated laboratory)

Institut supérieur de l'aéronautique et de l'espace (Toulouse, Haute-Garonne). Département mécanique des structures et matériaux (Equipe de recherche associée à la thèse / thesis associated research team)

Résumé / Abstract : Une méthode innovante pour simuler des interactions fluide-structure complexes tout en gardant un bon compromis temps de calcul/précision est présenté.Pour réduire le temps de simulation des modèles d’ordre réduits sont utilisés au lieu des modèles complets aussi bien pour les modèles structuraux que pour les modèles aérodynamiques. Un des challenges de base était d'utiliser des modèles industrielles hautes fidélités. La technique de condensation dynamique est utilisée pour réduire la taille du modèle éléments finis structures et la décomposition aux valeurs propres est utilisé sur une base de données aérodynamiques construite à partir de simulations CFD.Les non-linéarités structurelles sont réintroduites à posteriori.Une comparaison poussée des méthodes classique d'interpolation comme des méthodes de spline, d’interpolation sur des Manifold de Grassmann avec des méthodes innovantes d'apprentissage statistiques a été amené.Afin de valider complètement la méthodologie développée, une maquette expérimentale visant à imiter le comportement du carénage au sol avant le décollage a été conçue.Ce cas a pu être assimilé à une plaque avec des raideurs de liaisons dans une couche de mélange.La validation de cette méthode est réalisée en comparant les résultats des simulations numériques avec les données enregistrées pendant des essaies en soufflerie. On pourra ainsi comparer aussi bien des champs que des mesures locales. L'ensemble des essais a permis d'améliorer la compréhension de ce phénomène vibratoire qui mène à des problèmes récurrents de fatigue dans cette sous structures.Cette méthode est enfin appliquée à une structure aéronautique: les carénages de volet hypersustentateur

Résumé / Abstract : An innovative method for numerical simulating complex problems of fluid structure interaction, such as non-linear transients, characterized by good performances and high precision is presented in this manuscript. To cut down the simulation time, reduced order models are used for both the aerodynamic and structural modules. High fidelity industrial models have been used. A technique of dynamic condensation is employed to reduce the size of the finite element model while the technique of Proper Orthogonal Decomposition is used on a database of aerodynamic pressures built from CFD simulations. Structural non-linearities are reintroduced a posteriori. Different interpolation techniques such as the classic spline interpolation, interpolation on a Grassmann Manifold with more innovative methods of statistical learning have been compared. In order to validate the developed methodology a test campaign has been designed to reproduce a simplified mechanism of interaction inspired by a flap track fairing in take-off configuration. A plate whose stiffness depends on the springs at its attachment to the wind tunnel test section floor is immersed in a mixing layer. In parallel to the test activities a numerical model of the test rig has been developed. The validation of the methodology of fluid structure interaction is done through direct comparison between test data and simulation results. The testing activities have granted a deeper comprehension of the vibratory phenomenon that has led to recurrent fatigue problems on the impacted structures. The methodology is ultimately applied to an industrial problem: the load prediction on flap track fairings excited by engine exhaust.