SIMULATION PAR UNE METHODE D'ELEMENTS FINIS EN EMPLOYANT UN ALGORITHME BASE SUR LA METHODE DU LAGRANGIEN AUGMENTE AVEC PROJECTION. LA NON LINEARITE EST TRAITEE LOCALEMENT ET LES PROBLEMES GLOBAUX QUE L'ON RESOUT SONT LINEAIRES

La resolution du probleme aux limites est effectuee dans un domaine transforme du domaine physique. Si la geometrie d'ecoulement est simplement connexe, on montre qu'il est possible de calculer l'ecoulement sur des bandes de courant successives. Des resultats numeriques sont presentes avec un fluide newtonien et un fluide non-newtonien, pour des ecoulements dans des convergents axisymetriques

CE TRAVAIL FAIT LE POINT SUR LES METHODES DE TRANSFORMATION DE DOMAINES UTILISEES POUR LA SIMULATION NUMERIQUE D'ECOULEMENTS BI- ET TRIDIMENSIONNELS. DANS CE CADRE, NOUS AVONS DEVELOPPE DES METHODES DE TRANSFORMATION PERMETTANT DE CALCULER DES ECOULEMENTS ETABLIS DANS DES FILIERES A SECTION CONSTANTE, MAIS QUELCONQUE, ET DES ECOULEMENTS COMPLEXES, POUR DES MODELES RHEOLOGIQUES DE TYPE NEWTONIEN, NON-NEWTONIEN PUREMENT VISQUEUX ET VISCOELASTIQUE. A LA DIFFERENCE DES ANALYSES PROPOSEES DANS LA LITTERATURE, NOUS CONSIDERONS UNE TRANSFORMATION INCONNUE ENTRE LE DOMAINE PHYSIQUE ET UN DOMAINE TRANSFORME (DE CALCUL) PLUS SIMPLE, ANALYSE A LAQUELLE SE RATTACHENT LES METHODES DE TUBES DE COURANT. PLUSIEURS PROBLEMES ONT ETE ABORDES ET RESOLUS : 1) LA SIMULATION D'ECOULEMENTS ETABLIS DE FLUIDES OBEISSANT A DES LOIS DE COMPORTEMENT NEWTONIENNE, NON-NEWTONIENNE PUREMENT VISQUEUSE ET VISCOELASTIQUE INTEGRALE POUR DES CONDUITES DE SECTIONS COMPLEXES, POUR LESQUELLES UNE APPROCHE PAR DECOMPOSITION DE DOMAINES A ETE MISE EN OEUVRE. 2) LE CALCUL D'ECOULEMENTS AXISYMETRIQUES A SURFACE LIBRE INCONNUE CORRESPONDANT A L'EXTRUSION EN SORTIE DE FILIERE ANNULAIRE, POUR UN LIQUIDE NEWTONIEN. 3) LA SIMULATION DE PROBLEMES D'ECOULEMENTS AXISYMETRIQUES COMPORTANT DES ZONES DE SINGULARITE : SURFACES AVEC TRANSITION ADHERENCE-GLISSEMENT OU LIBRES. DANS LE CONTEXTE D'UNE ANALYSE DE TUBES DE COURANT, UNE FORMULATION ORIGINALE PAR ELEMENTS FINIS UTILISANT LA METHODE DE GALERKIN A ETE PROPOSEE POUR LES CAS 2D ET 3D. LES RESULTATS, OBTENUS AVEC DES ELEMENTS D'APPROXIMATION D'HERMITE SONT CONFORMES A CEUX DE LA LITTERATURE, POUR LE CAS NEWTONIEN ET EN ACCORD AVEC LES DONNEES EXPERIMENTALES SUR UN POLYETHYLENE LINEAIRE DE BASSE DENSITE REPRESENTE PAR UNE LOI DE COMPORTEMENT INTEGRALE.

LES TRAVAUX PRESENTES DANS CETTE THESE CONCERNENT LA SIMULATION NUMERIQUE D'ECOULEMENTS INCOMPRESSIBLES ET PERMANENTS DE FLUIDES NON NEWTONIENS, NOTAMMENT VISCOELASTIQUES, EN PRESENCE DE FORCES D'INERTIE NON NEGLIGEABLES. LES PRINCIPALES CARACTERISTIQUES DE L'APPROCHE PROPOSEE RESIDENT DANS LE CHOIX DU PROCEDE ITERATIF ET DE LA METHODE DE DISCRETISATION. NOUS UTILISONS UN ALGORITHME DE TYPE POINT-SELLE OU LA CONDITION D'INCOMPRESSIBILITE EST DEFINIE COMME LA CONTRAINTE EGALITE D'UN PROBLEME DE MINIMISATION. LA METHODE DES VOLUMES FINIS EST DEVELOPPEE POUR DISCRETISER L'ENSEMBLE DES EQUATIONS DU MOUVEMENT ET DE COMPORTEMENT. LES APPLICATIONS DE L'APPROCHE INCLUENT EN PREMIER LIEU L'ECOULEMENT DANS UN CONVERGENT PLAN QUATRE:UN. LA SECONDE ETUDE CONCERNE L'ECOULEMENT DU MODELE VISCOELASTIQUE D'OLDROYD-B AUTOUR D'UN OBSTACLE DE SECTION CARREE PLACE DANS UNE CONDUITE. LES DIFFERENTS CALCULS MENES ONT MIS EN EVIDENCE L'INFLUENCE DES FORCES D'INERTIE ET DU TAUX D'ELASTICITE SUR LA STRUCTURE DE L'ECOULEMENT

Dans ce travail, le problème d'écoulement de fluides non-newtoniens lors du franchissement d'un élargissement progressif et celui de la recherche de loi de transfert de chaleur en conduite sont considérés. Un code numérique utilisant la méthode aux volumes finis est développé pour la simulation numérique du premier problème. L'influence des différents paramètres (nombre de Reynolds, indice de structure du fluide, dimension de la singularité) sur l'évolution de profils des vitesses et les pertes d'énergie singulières est étudiée. Les résultats obtenus montrent l'effet stabilisant de la pseudoplasticité. Des lois générales permettant de calculer les longueurs d'établissement, de recollement et les pertes d'énergie singulières en fonction de ces paramètres sont proposées. En ce qui concerne l'écoulement dans un canal (tube circulaire ou entre deux plaques parallèles) chauffe a la paroi (par une densité de flux ou une température constante), l'effet de la pseudoplasticité et de la thermodépendance du fluide sur le transfert de chaleur sont examinés. Les résultats obtenus permettent d'établir des corrélations permettant de prévoir la loi de transfert de chaleur en fonction du nombre de Cameron et de la quantité qui caractérise la thermodépendance.

Nous présentons une méthode numérique pour analyser les écoulements permanents de fluides viscoélastiques. La méthode des différences finies a été introduite sur des grilles décalées à maille non uniforme en utilisant un schéma décentré pour discrétiser l'équation constitutive ou le tenseur des extra-contraintes peut être décomposé en une partie newtonienne et une partie non newtonienne. Nous avons utilisé l'algorithme multigrille FAS (Full Approximation Storage). La performance de notre méthode est testée sur le problème du stick-slip et le problème de la contraction 4:1 en géometrie plane. Pour les simulations numériques nous avons choisi les fluides obéissant au modèle d'Oldroyd et a celui de Phan Thien-Tanner. Les résultats obtenus montrent que le modèle d'Oldroyd n'est pas satisfaisant.