Publication

Numerical approximation of the Navier-Stokes-Forchheimer equations and application to a passive flow control problem

2015
Student Projects

Résumé

The modeling of an incompressible fluid through a porous medium requires to deal with two systems of partial differential equations (PDEs) for the two types of media (fluid and porous). A possible way to couple theses two equations is by using the penalization approach. The latter consists in adding to the Navier- Stokes equations modeling the fluid flow a term simulating the porous medium, so that only one PDE has to be solved. The discretization in space is done by means of the finite element method (FEM), which will be suitably stabilized in order to employ equal order approximations for both the pressure and velocity variables. Finally, a passive flow control is analyzed.

Source officielle

https://infoscience.epfl.ch/entities/publication/c7ce7679-4842-4d29-a623-39e140e4803a

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Concepts associés (32)

Dynamique des fluides

La dynamique des fluides (hydrodynamique ou aérodynamique), est l'étude des mouvements des fluides, qu'ils soient liquides ou gazeux. Elle fait partie de la mécanique des fluides avec l'hydrostatique (statique des fluides). La résolution d'un problème de dynamique des fluides demande de calculer diverses propriétés des fluides comme la vitesse, la viscosité, la densité, la pression et la température en tant que fonctions de l'espace et du temps.

Équations de Navier-Stokes

thumb|Léonard de Vinci : écoulement dans une fontaine En mécanique des fluides, les équations de Navier-Stokes sont des équations aux dérivées partielles non linéaires qui décrivent le mouvement des fluides newtoniens (donc des gaz et de la majeure partie des liquides). La résolution de ces équations modélisant un fluide comme un milieu continu à une seule phase est difficile, et l'existence mathématique de solutions des équations de Navier-Stokes n'est pas démontrée.

Mécanique des fluides

La mécanique des fluides est un domaine de la physique consacré à l’étude du comportement des fluides (liquides, gaz et plasmas) et des forces internes associées. C’est une branche de la mécanique des milieux continus qui modélise la matière à l’aide de particules assez petites pour relever de l’analyse mathématique, mais assez grandes par rapport aux molécules pour être décrites par des fonctions continues. Elle comprend deux sous-domaines : la statique des fluides, qui est l’étude des fluides au repos, et la dynamique des fluides, qui est l’étude des fluides en mouvement.

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