Modélisation de comportement dynamique des Interactions Fluide-Structure (FSI) avec la méthode numérique SPH

Abstract

Ce projet présente une étude approfondie de la modélisation et de la simulation numérique de l’Interaction Fluide-Structure (IFS) en utilisant la méthode Smoothed Particle Hydrodynamics (SPH). L’accent est mis sur la modélisation de différents types de structures fixes, mobiles et constituées de matériaux granulaires en interaction avec un fluide. Une attention particulière est portée à la description des structures granulaires à l’aide du modèle rhéologique non newtonien de Bingham, permettant de capturer leur comportement viscoplastique. Le travail débute par une revue de l’état de l’art sur la méthode SPH appliquée à la modélisation des fluides, des structures, et de leur interaction. Une contribution majeure de ce projet réside dans l’implémentation de formulations SPH adaptées pour surmonter les discontinuités numériques souvent rencontrées dans les lois constitutives classiques utilisées pour modéliser les différents types de structures, notamment les matériaux granulaires. Cette implémentation est intégrée aux équations gouvernantes de la méthode SPH, améliorant ainsi la stabilité et la précision des simulations. Le cadre numérique développé permet de traiter différents cas d’interaction fluide-structure : fluide-structure fixe, fluide-structure mobile et fluide-structure granulaire. Pour chaque cas, des scénarios de simulation sont réalisés, et les résultats obtenus sont confrontés à des données expérimentales ou à des résultats issus d’autres approches numériques. Une analyse de sensibilité est également menée sur les paramètres clés de la méthode SPH afin d’évaluer leur influence sur la qualité des résultats. Les résultats démontrent que la méthode SPH, combinée à une modélisation rhéologique adaptée, constitue une approche efficace et robuste pour simuler de manière unifiée les différentes formes d’interactions fluide-structure. Cette recherche offre ainsi des perspectives prometteuses pour la modélisation de systèmes complexes impliquant des matériaux granulaires et des structures en interaction avec des fluides.