Résolution numérique des équations de Navier-Stokes par la méthode des volumes finis

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AF1406 V1 Article de référence

Résolution numérique des équations de Navier-Stokes par la méthode des volumes finis

Auteur(s) : Pierre SPITERI

Date de publication : 10 décembre 2022 | Read in english

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RÉSUMÉ

On utilise la méthode des volumes finis pour résoudre les équations de Navier-Stokes. L’article comprend deux parties distinctes. La première présente la méthode de discrétisation pour résoudre les problèmes de diffusion et de convection-diffusion 1D, 2D et 3D sur des maillages structurés ou non ainsi que la semi-discrétisation en temps pour ensuite aboutir à des schémas explicites et implicites en temps pour résoudre l’équation de la chaleur. La seconde partie présente la résolution des équations cibles par la méthode des volumes finis.  En fait cela revient à résoudre des équations de diffusions couplées à des équations de convection-diffusion ; en utilisant les résultats de la première partie, on présente et on compare entre eux divers algorithmes de résolution. 

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AUTEUR(S)

  • Pierre SPITERI : Professeur émérite - Université de Toulouse, INP – ENSEEIHT - IRIT, Toulouse, France

 INTRODUCTION

Dans cette série d’articles consacrée à la résolution numérique des équations de Navier-Stokes on présente plusieurs méthodes de résolution basées sur plusieurs types de méthode de discrétisation des équations aux dérivées partielles. On a déjà présenté :

  • d’une part la méthode des différences finies où l’on remplace les dérivées par des quotients différentiels [AF 1 404]  ; cette méthode correspond à l’expression d’un équilibre des quantités représentées par le modèle physique en chaque point du maillage ;

  • d’autre part la méthode des éléments finis [AF 1 407]  où après avoir donné une formulation équivalente du problème via la formule de Green dans un espace de fonctions tests approprié, ce qui correspond en gros à une extension de la formule d’intégration par partie généralisée (ou encore de façon plus générale à l’utilisation de la dérivation au sens des distributions) et aboutit à l’application du principe des travaux virtuels, on décompose la solution dans une base finie bien adaptée numériquement ; cela revient à projeter la solution exacte d’un espace de dimension infinie sur un espace de dimension finie [AF 503]

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MOTS-CLÉS

comportement d'un fluide   |   formulation vitesse-pression   |   maillages décalés   |   maillages structurés   |   équation de la chaleur

DOI (DIGITAL OBJECT IDENTIFIER)

https://doi.org/10.51257/a-v1-af1406

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