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Colloque avec actes et comité de lecture. Internationale.; International audience; Large eddy simulations (LES) of a single phase water flow through square normal tube bundle at Reynolds numbers from 2000 to 6000 is performed to investigate the fluid-elastic instability. A single cylinder is allowed to oscillate in one degree of freedom (1-DOF) in flow normal direction, similar as in experiments. The fluid-structure coupling is simulated using the Arbitrary Lagrangian-Eulerian (ALE) apporach. The sub-grid scale turbulence is modeled using standard Smagorinsky's eddy-viscosity model. The LES results show good agreement with experimental results in terms of the response frequency and damping ratio of the cylinder. The dynamic case simulations are compared with static cases over the range of Reynolds numbers by means of the probe velocity spectra and pressure profiles on the cylinder surface.

Colloque avec actes et comité de lecture. Internationale.; International audience; L'instabilité fluide-élastique est l’un des plus importants mécanismes d'excitation dû au couplage fluide-structure, pouvant provoquer des vibrations excessives de réseaux de cylindres dans les échangeurs de chaleur. L'expérience montre que la plupart des problèmes de vibration au sein de ces dispositifs sont liés à l'instabilité dynamique dite fluide-élastique. En effet, en présence de confinement et d'un écoulement transverse, les cylindres minces peuvent être sujets à de fortes vibrations, ce qui peut conduire au développement d'instabilité et donc à un risque de rupture ou de collision avec les systèmes de maintien. Aussi, dès la conception, des analyses détaillées des vibrations induites par écoulement sont requises Le but de cette étude est de contribuer à une meilleure compréhension des efforts dus à un fluide externe, exercés sur de longs cylindres minces induisant des perturbations de l'écoulement. L'Interaction Fluide-structure et les vibrations induites par l'écoulement dans un faisceau tubulaire à pas carré soumis à un écoulement transversal de fluide non-visqueux et incompressible, dans un cadre irrotationnel sont étudiés. La formulation mathématique puis la résolution du système des équations régissant les dynamiques couplées du fluide et du solide en interaction conduisent à l’établissement de carte de stabilité dynamique pour un cylindre mobile au sein d’un réseau de cylindres fixes. L’ensemble des paramètres géométriques, mécaniques et hydrauliques est pris en considération. L’ approche semi-analytique utilisée permet de déterminer un critère de stabilité du système dynamique considéré et l'influence de chaque paramètre physique de la configuration sur la dynamique est quantifiée. Cette approche originale permet de poser les bases des études de stabilité de ces systèmes dynamiques dans un cadre potentiel irrotationnel incompressible.

Colloque avec actes et comité de lecture. Internationale.; International audience; L'interaction fluide-structure dans un faisceau de tubes est étudiée à nombre de Reynolds élevé en utilisant des approches de modélisation de la turbulence de type URANS, OES (Organised Eddy Simulation) et DDES, (Delayed Detached Eddy Simulation) en vue d'analyser les origines d'apparition des instabilités fluide-élastiques. Une étude comparative entre les diverses classes de modélisation est fournie. L'ensemble de l'étude numérique a été réalisée pour les configurations 2D et 3D comportant 9, 15 ou 20 cylindres. Les charges instationnaires autour de chaque obstacle sont évaluées.

Tube bundles in steam boilers of nuclear power plants and nuclear on-board stokehold are known to be exposed to high levels of vibrations under flowing fluid. This coupled fluid-structure problem is still a challenge for engineers, first because of the difficulty to fully understand it, second because of the complexity for setting it up numerically. Although numerical techniques could help the understanding of such a mechanism, a complete simulation of a fluid past a whole elastically mounted tube bundle is currently out of reach for engineering purposes. To get round this problem, the use of a reduced-order model has been proposed with the introduction of the widely used Proper Orthogonal Decomposition (POD) method for a flow past a fixed structure [M. Pomare`de, E. Liberge, A. Hamdouni, E.Longatte, & J.F. Sigrist - Simulation of a fluid flow using a reduced-order modelling by POD approach applied to academic cases; PVP2010, July 18–22, Seattle]. Interesting results have been obtained for the reconstruction of the flow. Here a first step is to propose to consider the case of a flow past a fixed tube bundle configuration in order to check the good reconstruction of the flow. Then, an original approach proposed by Liberge (E. Liberge; POD-Galerking Reduction Models for Fluid-Structure Interaction Problems, PhD Thesis, Universite´ de La Rochelle, 2008) is applied to take into account the fluid-structure interaction characteristic; the so-called “multiphase” approach. This technique allows applying the POD method to a configuration of a flow past an elastically mounted structure. First results on a single circular cylinder and on a tube bundle configuration are encouraging and let us hope that parametric studies or prediction calculations could be set up with such an approach in a future work.

Colloque avec actes et comité de lecture. Internationale.; International audience; L'interaction fluide-structure dans un faisceau de tubes est analysée par les approches de modélisation de la turbulence OES (Organised Eddy Simulation) et DES (Detached Eddy Simulation). Les origines d'apparition des instabilités de flottement fluide-elastique sont étudiées. Les contributions du mouvement de la structure et de la turbulence dans cette interaction sont quantifiées.