Laboratoire des Écoulements Géophysiques et Industriels




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Axe 1 - Prédiction numérique de la cavitation : application aux machines hydrauliques

Travaux post-doctoraux de Himani Garg

Financement : FUI Plateforme

Dans un liquide, la cavitation est l’apparition de bulles de vapeur causée par une diminution de la pression du fluide sous la pression de vapeur saturante, souvent due aux variations de pressions autour d’un obstacle à l’écoulement.
L’érosion de cavitation est l’enlèvement de matière des corps solides en contact avec l’écoulement dû à l’implosion des bulles de vapeur, et constitue une des causes principales de la détérioration des organes circulation et de détente (pompes, injecteurs, turbines, ...).
Dans le but de mieux comprendre et possiblement diminuer l’endommagement dû à la cavitation, notre objectif est d’étudier par simulation numérique la dynamique des écoulements cavitants autour d’obstacles.
Notre approche numérique utilise un modèle simplifié de mélange homogène ou « monofluide » dans un solveur pour les écoulements compressibles basé sur la méthode des volumes finis. Ce code a été précédemment développé, testé et utilisé à l’échelle d’une bulle (thèse de P. Sarkar), et on souhaite l’étendre à l’échelle macroscopique.
L’évolution temporelle de ce solveur compressible est basée sur une intégration en temps semi-implicite, avec une division en temps qui permet la stabilité du code même si les ondes de pression ne sont pas résolues en temps. L’avantage principal est d’être capable de réaliser des simulations compressibles rapides dans les cas où les ondes de pression ne seraient pas importantes pour le développement de l’écoulement.
Mais une limitation dans cette efficacité provient des conditions aux bords d’entrée et de sortie de type non réflectif, mais explicites en temps, qui obligent à résoudre les ondes de pression sur les bords concernés et limitent ainsi fortement le pas de temps.
En étudiant la situation académique d’un écoulement autour d’un cylindre, on a amélioré la stabilité du code. L’étude du développement de la cavitation autour du cylindre est actuellement en étude.