Simulation de l’Interaction Fluide – Structure dans une Conduite

Abstract

L’étude présentée dans ce mémoire concerne l’étude de l’interaction fluide- structure dans une conduite cylindrique de section circulaire avec écoulement d’un fluide laminaire et incompressible. Le fluide circulant dans la conduite crée une interaction « fluide-structure » qui se traduit par une diminution de la rigidité. Les lois de comportement ont été établies par la relation déplacements-contraintes pour la conduite, l’équation de Navier- tockes pour le fluide et le principe du couplage par pénalité pour l’interaction fluide structure. Le principe des travaux virtuels a été utilisé pour la détermination de l’équation du mouvement de la conduite avec fluide sous forme matricielle. La modélisation de la conduite et du fluide est faite par la méthode des éléments finis standards, avec l’utilisation d’un élément fini de type triangulaire à trois noeuds (T3) et trois degrés de liberté par noeud. Les fréquences propres du système sont calculées à l’aide d’un programme élaboré. Après avoir étudié la convergence et validé le programme avec plusieurs articles, plusieurs exemples ont été étudiés. L’étude de ces exemples nous ont permis de déterminer l’influence des paramètres physiques et géométriques de la structure couplée. Parmi ces paramètres nous citons la variation du diamètre de la conduite, son épaisseur, le rapport de l'épaisseur par rapport au diamètre de la conduite, le coefficient de poisson, la masse volumique du fluide, les conditions aux limites, etc…