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Du 18 novembre 2019 au 22 novembre 2019

Méthodes numériques pour la simulation aux grandes échelles

nasri |  

FORMATION PROGRAMMEE

Limite d’inscription : 15 jours avant le début de la formation
Durée : 5 jours  (35 heures)

S’incrire à cette formation

Descriptif

Le code AVBP est un code parallèle de mécanique des fluides qui résout les équations de Navier-Stokes compressibles réactives pour les écoulements laminaires et turbulents, en 2D et 3D, sur des maillages non-structurés et hybrides, avec des schémas Taylor Galerkin d'ordre 3. La résolution de ces équations est basée sur l’approche de Simulation aux Grandes Echelles (ou Large Eddy Simulation en anglais). Des cinétiques chimiques réduites suivant la loi d’Arrhenius couplées au modèle TFLES pour les interactions flamme-turbulence de sous-maille permettent de traiter les phénomènes de combustion. AVBP peut également calculer les écoulements diphasiques en s'appuyant sur un solveur Lagrangien ou Eulérien. AVBP s'applique aux chambres de combustion aéronautiques, turbomachines, fours industriels et problématiques de sécurité, il permet par exemple d'évaluer les émissions polluantes (CO, NOx et suies), de traiter les instabilités thermo-acoustiques ou les phénomènes de détonation. AVBP est un code mondialement connu dans le domaine de la combustion, utilisé par de nombreux laboratoires  (IMFT in Toulouse, EM2C in Centralesupelec, TU Munich, Von Karmann Institute, ETH Zurich, etc) et dans l'industrie (SAFRAN AIRCRAFT ENGINES, SAFRAN HELICOPTER ENGINES, ARIANEGROUP, HERAKLES, TOTAL, etc).

Objectif de la formation

L'objectif de la formation est double : d'une part, comprendre  les principes fondamentaux de la Simulation aux Grandes Echelles diphasique réactive compressible : les méthodes numériques, les conditions aux limites, l'approche LES et les modèles de fermeture pour la LES, la combustion ainsi que les écoulements diphasiques grâce à des cours théoriques ; d'autre part, apprendre à utiliser le code AVBP sur le périmètre des écoulements diphasiques réactifs au travers de travaux dirigés encadrés par des experts du code. 

Objectif pédagogique

A l'issue de la formation, les participants devront être capables de :

  • Décrire les équations résolues dans AVBP pour calculer les écoulements diphasiques turbulents réactifs
  • Préciser les modèles disponibles pour traiter les conditions aux limites caractéristiques d'entrée et de sortie, les traitements de paroi, la cinétique chimique, les interactions de sous-maille (turbulence et turbulence-flamme), les écoulements diphasiques.
  • Mettre en place le calcul d'un écoulement turbulent diphasique réactif dans une géométrie donnée, depuis la génération de la solution initiale des et des conditions aux limites, en passant par la paramétrisation du calcul en termes de modèles numériques et physiques, au lancement du calcul sur machine de calcul parallèle, et jusqu'au post-traitement des calculs.

Public cible

Ce cours s’adresse aux ingénieurs, physiciens, informaticiens et numériciens désirant apprendre la LES des écoulements diphasiques turbulents réactifs et manipuler le code AVBP.

Pré-requis

Pour pouvoir suivre cette formation, vous devez :

·         Etre familier avec l'utilisation de commandes Linux

·         Avoir des connaissances de base en langage Fortran

·         Avoir des bases en simulation numérique des fluides

Afin de s'assurer que les prérequis sont bien satisfaits, nous vous prions de bien vouloir répondre au questionnaire suivant. Vous devez obtenir 75% de bonnes réponses pour vous inscrire à cette formation.

Questionnaire 1 : https://forms.gle/VpxDVSGM1hgkf1XT7

Questionnaire 2 : https://forms.gle/SNzUrtReUPDBQsKz9

Questionnaire 3 : https://forms.gle/DW8Hm74wpiLjYtCk7

Responsable scientifique : Eleonore Riber

Tarifs

  • Stagiaires/PhDs/PostDocs : 350 €
  • Associés CERFACS/CNRS/INRIA : 1000 €
  • Public : 2000 €

Programme

(Tous les jours de 9h à 17h30)

Jour  1  –  Introduction / numérique à la LES

9:00     Café d'accueil

9:15     LES d'écoulements compressibles réactifs – Introduction. Les différences entre RANS et LES. Les codes de calcul pour la LES

10:45   Fonctionnement d'AVBP : fichiers d'entrée – scripts – organisation générale / installation sur les machines, comptes, organisation des calculs.

11:30   Fonctionnement de Paraview

14:00   Schémas numériques pour la LES. Dissipation et dispersion des ondes. Implantation des schémas numériques dans AVBP

15:00  Travaux dirigés sur ordinateurs : mesure de dispersion et de  dissipation, effet du maillage et du schéma numérique pour 2 cas canoniques : convection d'un vortex 2D et croissance d'une couche de cisaillement linéaire instable.

Jour 2  –  Conditions aux limites

9:00     Conditions aux limites pour les écoulements compressibles : méthodes des caractéristiques

9:45     Implantation des conditions aux limites dans le  code AVBP

10:30   Travaux dirigés : simulation d'ondes acoustiques mono-dimensionnelles à travers des conditions aux limites. Génération d'ondes propagatives.

14:00   Travaux dirigés : manipulation de conditions aux limites pour simuler ou produire des conditions aux limites réfléchissantes et non-réfléchissantes. Application à des tourbillons 2D en sortie de domaine.

15:30   Travaux dirigés : manipulation de conditions aux limites pour traitement des parois et des coins. Application à des canaux droits 2D avec changements de section brusques.

Jour  3  –  LES d'écoulements réactifs gazeux

9:00     LES d'écoulements réactifs : thermodynamique, cinétique chimique, flammes laminaires, modèles de combustion turbulente, modèles de fermeture pour la LES et modèles de paroi.

10:30   Travaux dirigés : post-traitement de LES de canaux turbulents. Effet du modèle de sous-maille, du modèle de paroi et du raffinement de maillage.

14:00   Travaux dirigés : simulation d'une flamme laminaire mono-dimensionnelle (initialisation de la flamme (CANTERA) fournie) avec et sans modèle de flamme épaissi

16:00   Travaux dirigés : post-traitement de LES de flammes propane-air swirlées gazeuses.

Jour  4 –  LES d'écoulements réactifs diphasiques

9:00     LES d'écoulements réactifs diphasiques : approches Euler-Euler (EE) et Euler-Lagrange (EL), évaporation, injection, interactions gouttes-paroi, modèles de combustion diphasique

10:30   Travaux dirigés : simulation de cas canoniques diphasiques utilisant les approches EE et EL

14:00   Travaux dirigés : simulation d'une flamme laminaire mono-dimentionnelle diphasique

16:00    Travaux dirigés : LES d'un bruleur n-heptane-air swirlé

Jour  5  –  Analyse détaillée de la LES – trouver les différences

9:00     Travaux dirigés : trouver les différences sur une LES tri-dimensionnelle, délibérément remplie d'erreurs

14:00   Après-midi personnalisée : les participants sont invités à discuter de leurs objectifs, perspectives, problèmes rencontrés lors de l'utilisation d'AVBP avec les chercheurs seniors de l'équipe CFD

Examen final

Un examen final aura lieu à la fin de la formation.

Pre-registration