Contribution to the numerical modeling and simulation of fluid-structure interaction

Abstract

Cette thèse présente une étude détaillée sur la modélisation et la simulation numérique de l’Interaction Fluide-Structure (IFS) en utilisant la méthode Smoothed Particle Hydrodynamics (SPH). L’accent principal de la dissertation est mis sur l’interaction entre un fluide et un matériau granulaire, où le matériau granulaire est décrit en utilisant différents modèles rhéologiques non-newtoniens, tels que les lois constitutives de Bingham et de Casson. Ce travail présente une revue approfondie de l’état actuel de l’art dans la modélisation et la simulation de l’IFS, en mettant l’accent sur la méthode SPH et ses applications dans la modélisation des matériaux granulaires. Les différents modèles rhéologiques utilisés pour décrire le comportement des matériaux granulaires sont également discutés en détail. Une des contributions clés de cette recherche est la généralisation de ces modèles rhéologiques non-newtoniens pour éviter les discontinuités numériques héritées des lois originales. Cela est réalisé en introduisant une nouvelle approche pour l’implémentation de ces lois dans les équations gouvernant la méthode SPH, ce qui améliore considérablement la précision et la robustesse des résultats de simulation. Le processus d’implémentation est décrit en détail, y compris les équations utilisées et les méthodes numériques employées. La validité des modèles implémentés est ensuite testée par une série de simulations numériques impliquant l’interaction entre un fluide et un matériau granulaire. Les résultats de la simulation sont comparés aux données expérimentales et aux résultats d’autres méthodes numériques. La thèse présente une discussion détaillée des résultats, identifiant les avantages et les limites de la méthode SPH pour la modélisation de l’interaction fluide-matériau granulaire. La dissertation comprend également une analyse de sensibilité des paramètres numériques utilisés dans la méthode SPH, afin de comprendre l’effet de ces paramètres sur les résultats de simulation. La recherche démontre que la méthode SPH peut être utilisée avec succès pour modéliser l’interaction entre un fluide et un matériau granulaire, et que la généralisation des modèles rhéologiques non-newtoniens, tels que les lois de Bingham et de Casson, peut améliorer la précision et la robustesse des résultats de simulation. La thèse apporte une contribution précieuse au domaine de la modélisation et de la simulation de l’interaction fluide-structure, et devrait avoir un impact significatif sur les futures recherches dans ce domaine