Analyse du problème des oscillations parasites des méthodes de Volumes Finis pour des écoulements à faible nombre de Mach en mécanique des fluides.
Ibtissem Lannabi: Thursday, 23rd January 2025 at 11:00 Ce travail de recherche porte sur la simulation numérique d’écoulements de fluides à faibles nombres de Mach, modélisés par le système d’Euler compressible. Les solveurs fréquemment utilisés pour discrétiser ce modèle sont des solveurs de type Godunov. Cependant, ces solveurs se comportent très mal à bas nombre de Mach en termes d’efficacité et de précision.En effet, lorsque le nombre de Mach tend vers zéro, les ondes matérielles et acoustiques se propagent sur deux échelles de temps distinctes, rendant ainsi la discrétisation temporelle délicate.En particulier, un schéma explicite est stable sous critère CFL, qui dépend de la vitesse du son, rendant ainsi cette condition très contraignante. En ce qui concerne le problème de précision que l’on observe particulièrement dans le cas des grilles quadrangulaires, il s’agit du fait que la solution discrète ne converge pas vers la solution incompressible lorsque le nombre de Mach tend vers zéro.Pour s’affranchir de ce problème de précision, plusieurs correctifs ont été développés, consistant à modifier la diffusion numérique du schéma original. Ces correctifs permettent d’améliorer la précision des schémas compressibles lorsque le nombre de Mach tend vers zéro. Malheureusement, ils introduisent d’autres problèmes, tels que l’apparition de modes oscillants (mode en échiquier sur une grille cartésienne) dans la solution numérique ou l’extrême diffusion des ondes acoustiques à bas nombre de Mach. L’efficacité est également compromise car ces schémas sont stables sous une CFL encore plus restrictive que le schéma original. Dans cet exposé, nous proposons d’analyser le phénomène des oscillations qui affecte certains des correctifs proposés dans la littérature. Nous nous intéressons principalement aux correctifs basés sur le schéma de Roe, en particulier ceux qui réduisent la diffusion numérique sur la vitesse normale. L’analyse asymptotique de ces schémas conduit à une discrétisation du système des ondes pour…