Etude dynamique d’une structure déformable en présence d’un fluide

Abstract

L’étude présentée dans ce mémoire concerne l’analyse du comportement dynamique d’une poutre immergée totalement ou partiellement dans le fluide. Le mouvement de la poutre dans le fluide conduit a une interaction fluide-structure qui donne une augmentation de la masse du système dite masse ajoutée. Les lois de comportement ont été établies par la relation déplacements-contraintes pour la poutre et les équations de conservation de la masse et de la quantité du mouvement pour le fluide avec la condition de non glissement au niveau de l’interface. Le couplage définit par l’interaction fluide-structure nécessite la caractérisation de condition aux limites qui décrivent le dialogue entre le solide et le fluide au niveau de l’interface. La modélisation de la poutre et le fluide est faite par la méthode de l’élémentfinis. Les équations différentielles du mouvement de la structure sans contact avec le fluide ont été établies. La détermination des équations de couplage nous ont permis de calculer la masse ajoutée générée par le fluide, qui nous a permisd’aboutir à un système d’équations différentielles qui caractérise le comportement dynamique des deux milieux. Les fréquences propres de la poutre immergée correspondant aux quatres premiers modes sont calculées à l’aide d’un programme élaboré sous Matlab. Après avoir étudié la convergence et validé le programme avec plusieurs littératures, on a étudié plusieurs exemples, cette étude nous a permis de déterminer l’influence des paramètres physiques et géométriques de la poutre immergée. Parmi ces cas d’étude, nous décrivons la variation de la longueur d’immersion de la poutre dans le fluide, des rapports de la longueur sur le diamètre de la poutre du rapport de la masse volumique du solide sur cellede fluide, longueur de la poutre sur la hauteur d’immersion et en même temps rapport masse volumique du solide sur la masse volumique du fluide et en fin le rapport d’inertie des différentes sections pour une même surface, puis le rapport de surface de différentes section pour une même inertie.