Laetitia Vanhaecke
Lionel Macaulet
 

 

Bureau d’Etude Industriel

Option Energétique

Année 2006/2007

 

Transition de régime d’écoulement

 

 

 

 

 

Projet encadré par M. Fabre, IMFT

                             M. Legendre, IMFT/ENSEEIHT

 

 

 

Table des matières

 

 

Introduction3

1.     Le pétrole3

2.     Récupération du pétrole4

3.     Le cadre du BEI : L’acheminement offshore4

Etude 5

1.     Vérification du cas stationnaire : 5

1.1.        Description du cas stationnaire simulé 6

1.2.        Vérification du profil de vitesse 6

1.3.        Vérification du profil de frottements 9

2.     Critère de stabilité en 1D: 10

2.1.        Méthode 10

2.2.        Tracé du graphe de stabilité 11

3.     Etude de la déstabilisation avec Fluent 11

3.1.        Méthode 12

3.2.        Résultats 13

3.2.1.     Pour =0,6 13

4.     Conclusions 17

ANNEXE  : Intégration Fluent 18

1.     Rubrique Grid18

1.1.        Check 18

1.2.        Scale 18

2.     Rubrique Define18

2.1.        Models 18

Multiphase…18

2.2.        Materials 18

2.3.        Phase 19

2.4.        Operating conditions 19

2.5.        Periodic conditions 19

2.6.        Custom Field Functions19

3.     Rubrique Solve19

1.      Controls 19

2.      Initialize 20

Patch…20

4.     Rubrique Surface20

4.1.        Line/Rake 20

5.     Rubrique Adapt 20

6.     Rubrique Display 20

6.1.        Grid…20

6.2.        Contours…21

6.3.        Vectors21

7.     Rubrique Plot 21

XY plot 21

8.     Perturbation de l’interface21

Bibliographie 23


                

 

 

 

               Introduction

 

 

1.                            Le pétrole

 

Il existe plusieurs sortes de pétrole. Chacun a des propriétés physiques qui lui sont propres, en terme de densité, de  fluidité, de teneur en différentes classes d’hydrocarbures, de soufre et d’autres impuretés. Cependant tous les pétroles suivent le même processus de formation, par sédimentation de la biomasse. Suite à l’enfouissement constant  des sédiments, ceux-ci subissent une pyrolyse, qui est à l’origine de la formation des hydrocarbures, sous forme liquide et gazeuse. A cause de la température qui augmente avec la profondeur, la pression des gaz  augmente également, faisant migrer les hydrocarbures à travers les couches poreuses vers la surface. S’ils rencontrent une couche imperméable, ceux-ci vont pouvoir s’accumuler dans ce que l’on appelle la roche-réservoir.

 

2.                            Récupération du pétrole

 

C’est ici qu’intervient l’industrie pétrolière. Schématiquement, celle-ci se sépare en « amont », avec les activités d’exploration et de production, et « aval », avec les activités de raffinage et de distribution. Nous ne nous intéresserons ici qu’à la partie amont.

Le réservoir contient deux phases : une phase liquide avec le pétrole brut, et une phase gazeuse avec les gaz naturels. Lorsqu’un forage est réalisé, un différentiel de pression est appliqué au contenu du réservoir, et le pétrole brut commence à remonter dans le puit. La pression diminuant, le gaz naturel présent dans l’huile est libéré de celle-ci et se dilate, entraînant la propulsion vers la surface du pétrole dilué par le gaz.

 

3.                            Le cadre du BEI : L’acheminement offshore 

Dans le cas de l’exploration offshore, le pétrole est acheminé de la zone de forage à la plate-forme pétrolière par le biais de conduites appelées pipelines et risers. L’écoulement au sein de ces conduites est évidemment diphasique, ce qui constitue un gain de temps et d’argent appréciable. Cependant, il s’agit d’un écoulement complexe, pouvant aboutir à des débits non constants, à la création d’hydrates ou à la corrosion de la conduite. La connaissance des propriétés de cet écoulement est donc nécessaire. Lorsque du gaz et du liquide sont injectés simultanément dans celle-ci, l’interface entre les deux fluides peut prendre des formes variées, cataloguées dans des cartes de configurations. Sur chaque carte, pour un couple de fluides, un diamètre et une inclinaison donnés, chaque régime observé est reporté en fonction des vitesses superficielles de chaque phase. On appelle vitesse superficielle  la quantité définie comme suit :

Où désigne la phase,  est le débit de la phase , et  la section de la conduite.          

Un exemple de carte de configuration est donné ci-dessous dans le cas d’une conduite horizontale :

 

                                                                                      

Exemple de carte de configurations

Il existe donc quatre régimes d’écoulement :

L’écoulement stratifié, ou stratifié à vagues : Les phases sont séparées sous l’effet de la gravité.

L’écoulement à bulle, ou écoulement dispersé: Lorsque le débit de liquide est important, les forces d’inerties qui s’exercent sur le gaz ont pour conséquence la formation de bulles.

L’écoulement annulaire : Lorsque le débit de gaz est important, les forces de gravité sont négligeables devant les forces d’inerties. Le liquide mouille complètement la paroi en formant un film annulaire autour de l’écoulement de gaz.

L’écoulement à poches bouchons : Pour des vitesses de gaz et de liquides moyennes, la structure présente une succession de poches de gaz et de bouchons de liquide qui contiennent de petites bulles.

L’écoulement à poches bouchons est celui qui pose actuellement le plus de problème à l’industrie pétrolière. Outre les mauvaises conditions de récupération en surface, ce régime peut causer, par les vibrations qu’il induit, la détérioration de l’installation. Le but de ce BEI, est donc d’étudier la transition entre le régime stratifié, le plus souhaitable, et le régime à poches bouchons.

Dans un premier temps, nous allons vérifier que les résultats retournés par le logiciel Fluent sont bien en adéquation avec les résultats théoriques. Nous nous placerons donc dans le cas bien documenté d’un écoulement stationnaire diphasique. Cela fait, il s’agira alors de vérifier si la théorie élaborée pour le monodimensionnel convient pour notre étude 2D. Il faudra alors définir la limite de stabilité de l’écoulement, puis introduire une perturbation en conséquence dans un des cas traités précédemment.

               Etude

1.                            Vérification du cas stationnaire :

 

Nous allons nous intéresser dans cette partie à l’étude d’un cas stationnaire simple afin de valider le code de calcul, Fluent, que nous utiliserons par la suite pour déformer l’interface.

 

1.1.          Description du cas stationnaire simulé

 

Nous avons réalisé le maillage à l’aide du logiciel Gambit.

Notre modèle est un canal plan 2D, les parois supérieures et inférieures sont des murs, les conditions limites pour l’entrée et la sortie du canal sont périodiques. Les dimensions sont : 5cm pour le diamètre et 50 cm pour la longueur. Le maillage est de 100 000 mailles (100X100).

 

Sous Fluent, nous imposons un gradient de pression pour la condition de périodicité.

Deux fluides sont présents dans le canal : dans la partie inférieure de l’eau, dans la partie supérieure de l’air. Nous prenons en compte la gravité. La référence de pression est prise dans la phase la moins dense (soit dans l’air : à l’extrémité supérieure gauche du canal).

 

Il est nécessaire, avant de réaliser une quelconque déformation de l’interface, de vérifier que  les résultats obtenus dans un cas stationnaire à l’aide de Fluent sont en adéquation avec la solution analytique du problème. Par conséquent, nous allons vérifier les profils de vitesse et de frottement obtenus par la simulation du cas simple.

 

1.2.          Vérification du profil de vitesse

 

Le cas simple que nous vérifions est décrit par la figure1. L’angle d’inclinaison θ est nul.

 

Figure 1 : Ecoulement stratifié en canal 2D.

 

Chaque phase peut être vue comme indiquée sur la figure2

Figure 2 : Schéma de chaque phase.

 

 

Ainsi, nous pouvons exprimer la vitesse moyenne de chaque phase U

 

En tenant compte du fait que la vitesse locale ne dépend ni de x ni du temps, nous pouvons écrire :                     et                     

Dans notre cas, il vient donc que le gradient de pression est constant : 

 

De même, en supposant une condition de non glissement aux parois inférieure et supérieure, il a été montré que la vitesse de chaque phase u est égale à :

 

Ainsi nous pouvons écrire les expressions de UG et  UL, les vitesses dans les gaz et dans le liquide :

 

avec hL, μL, hG, μG , les hauteurs et viscosités du liquide et du gaz et Ui la vitesse de l’interface.

 

 

L’expression de Ui  est obtenue pour UL(y=HL) et UG(y=HL)

 

Nous avons donc tracé ces profils de vitesse pour y variant de 0 à 0,05 cm, avec un gradient de pression égal à -0,5Pa/m.

Nous avons simulé le modèle, à l’aide de Fluent, en cas stationnaire avec le même gradient de pression.

 

Nous observons que les profils de vitesse se superposent parfaitement.

 

 

 



 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


Figure 3 : Profils de vitesse sur une section de droite (interface à 0,02m) en x=0m.

Ux est la vitesse longitudinale

 

 

Nous avons également vérifié que les profils de vitesse ne dépendent pas de la position x de la conduite. Ainsi nous les avons tracés, avec les résultats de Fluent, en différents abscisses de la conduite : ils sont identiques.

 

Figure 4 : Profils de vitesse sur une section de droite (interface à 0,02m)

pour différentes abscisses Ux est la vitesse longitudinale

 

 

Il est également important de vérifier que les profils de vitesse Uy sont nuls. Nous obtenons avec Fluent des vitesses de l’ordre de 0,0001m/s, nous pouvons donc les considérer tels.

 

Avec ces différentes vérifications nous pouvons affirmer que les profils de vitesse obtenus avec Fluent sont vérifiés (pour une hauteur de liquide inférieure à la moitié du diamètre de la conduite).

 

 

1.3.          Vérification du profil de frottements

 

De la même manière que pour le profil de vitesse, nous allons vérifier l’évolution du profil des frottements.

Nous savons que dans une section de droite, le frottement. Ainsi, connaissant les valeurs de la viscosité et de la dérivée de la vitesse selon y pour le liquide et le gaz, nous pouvons tracer l’évolution du profil des frottements.

 

Figure 5: Profils du frottement sur une section de droite (interface à 0,02m) en x=0m.

 

Nous observons qu’il y a rupture de pente à l’interface entre le liquide et le gaz, le frottement est nul pour la vitesse Ux maximale. Sur le graphique, nous observons une discontinuité à l’interface, elle représente l’effet de la diffusion à l’interface (à cette ordonnée la viscosité est égale à une valeur intermédiaire à celle de l’eau et du gaz). En raccordant les droites de part et d’autre de l’interface, nous obtenons la valeur graphique du frottement à l’interface (= 0,0073 Pa).

 

De même que pour les vitesses, nous pouvons vérifier analytiquement les valeurs des frottements.

La conservation du moment, intégrée sur une section de droite, peut être écrite pour chaque phase.  On obtient  ainsi :

                                               

Dans notre cas, cette équation doit être égale à zéro.

 

Les valeurs des différents frottements peuvent être obtenus analytiquement.

 

Nous avons donc calculé ces valeurs, et nous retrouvons la valeur de τiG obtenue graphiquement. De plus la relation suivante est vérifiée (avec les valeurs exactes): = 0

 -0,0074 Pa        -0,0076 Pa                 -0,0174 Pa

 

Nous pouvons donc affirmer que les profils de frottements obtenus avec Fluent sont vérifiés (pour une hauteur de liquide inférieure à la moitié du diamètre de la conduite).

 

 

Nous ne vérifions pas les profils de pression car Fluent ne donne pas un profil de pression correct.

 

 

Le cas stationnaire obtenu avec Fluent est ainsi validé. Nous allons maintenant nous intéresser à la déstabilisation de l’interface afin de passer du régime stratifié à un régime instationnaire.

 

 

2.                            Critère de stabilité en 1D:

2.1.          Méthode

La méthode que nous utilisons est décrite ci-après :

 

 

 

 

                        (1)

La stabilité est obtenue pour ωi<0 et la transition correspond à l’onde neutre ωi=0.

 

                                                                             (2)

        

 

 

 

 

 

2.2.          Tracé du graphe de stabilité

 

Ce tracé va nous permettre de déterminer, pour un gradient de pression et un taux de vide α donnés, si le système est stable ou instable. Le critère doit être positif  pour assurer la stabilité. Dans le cas de la stabilité linéaire ce critère correspond à , et dans le cas de Kelvin Helmholtz il correspond à  .

Les graphes suivant sont alors obtenus pour =0,6.

Figure 6: Courbes de stabilités pour  

=0,6

 

 

 

Les limites de stabilités en Pa/m sont répertoriées dans le tableau suivant :

Taux de présence de la phase liquide

 

Limites de stabilité     

=0,6

Pour la stabilité linéaire

0,35

Pour Kelvin Helmholtz

8,85

 

Tableau 1: Récapitulatif des limites de stabilité pour les deux études 1D

 

Il s’agit donc de vérifier si le cas 2D peut être caractérisé par un de ces critères.

3.                            Etude de la déstabilisation avec Fluent

 

Sous Fluent, nous nous fixons α et dP/dx, et établissons alors le cas stationnaire. Ensuite, nous effectuons une petite variation de dP/dx ou de densité, et nous observons l’évolution du système vers la stabilité ou l’instabilité.

 

3.1.           Méthode 

Le maillage utilisé pour la simulation est CONDUITE2D.msh. Lorsque le cas stationnaire est bien établi (résidus inférieurs à 10-4, on injecte une perturbation de pression au niveau de l’interface, à l’abscisse  x=0,02m. La perturbation est choisie égale à 1/10ème  de la pression locale. Pour la connaître un fichier de données est édité, sur lequel   apparaissent les valeurs de la pression pour x=0,02. On relève alors la valeur de la pression au niveau de la zone à perturber (voir la rubrique perturbation de l’interface).La zone dans laquelle cette perturbation est appliquée recouvre 2 mailles seulement, de part et d’autre de l’interface.

6 gradients de pression différents sont choisis : a1 et a2 autour de la valeur limite de stabilité donnée par la stabilité linéaire, a5 et a6 autour de celle de Kelvin Helmholtz, et enfin a3 et a4 au tiers et deux tiers de l’écart entre les précédentes valeurs limites. Le tableau ci-dessous présente les valeurs calculées. Par cette méthode, on espère pouvoir valider l’un ou l’autre des critères dans le cas 2D.

 

a1

a2

a3

a4

a5

a6

0,2

0,5

3,33

6,16

8,70

9

Tableau 2: Valeurs du gradient de pression à imposer, en Pa/m, pour =0,6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Figure 8 : Présentations des cas testés sous Fluent

par rapport aux courbes de stabilité pour =0,6

 

Les résultats suivants sont obtenus :

3.2.           Résultats

3.2.1.       Pour =0,6

Premiers cas traités

 

Toutes les simulations sont stables. Dans tous les cas, une particule liquide est en suspension dans la phase gazeuse, sans jamais se redéposer, et n’interagit donc pas avec l’interface.

Devant ces résultats peu probables, nous avons donc comparé les profils de vitesse obtenus avec ceux de simulations préliminaires qui avaient elles permis une déstabilisation. Il est alors apparu que dans ces dernières, le maillage utilisé était celui d’un configuration avec un taux de liquide de 0,8 sur laquelle nous avions patché du gaz pour revenir à un taux de liquide de 0,6. Pensant alors que le problème venait du maillage, nous en avons donc réalisé un nouveau, sans déterminer de domaine séparé pour chaque phase sous Gambit. Celles-ci ont été alors patchées dans Fluent. Les résultats se sont avérés bien meilleurs.

Pour =-a1=-0,2Pa/m

La première simulation en stationnaire permet de retrouver cette fois ci non seulement les bons profils de vitesse, mais aussi un profil de pression réaliste, avec une seule référence de pression. Ce problème est donc résolu. De plus les vitesses moyennes prévues par la théorie sont vérifiées également.

Cette configuration est stable. L’interface n’est presque plus perturbée 5,01s après la déstabilisation, comme on peut le voir ci-dessous, et les profils de vitesses sont aussi conformes à ceux validés dans la section précédente.

 

Figure 9: Cas a1 : Visualisation de la densité, (en rouge l’eau, en bleu l’air)

pour =0,6 , 5.01s après déstabilisation.

Figure10 : cas a1 :  Vitesse longitudinale en m/s, pour =0,6 en x=0,02m

 

Figure11 : cas a1 : Vitesse transversale en m/s, pour =0,6 en x=0,02m

Pour =-a2=-0,5Pa/m 
 

Cette configuration est également stable. La théorie linéaire est donc mise en défaut sur ce point-ci. (Voir annexe 2)

 

Pour =-a3=-3,33Pa/m

Dès l’introduction de la perturbation, par déformation de l’interface, la déstabilisation s’amplifie. Des gouttelettes sont arrachées, et l’interface se déforme.

 

Figure12 : cas a3 : Visualisation de la densité (en rouge l’eau, en bleu  l’air)

5s après une perturbation de densité.

 

En conséquence les profils de vitesse sont modifiés de même que le gradient de pression comme le présentent les figures suivantes.

 

 

Figure13 : cas a3 : Vitesse longitudinale en m/s, pour =0,6 en x=0,02m

5s après une perturbation de densité.

 

 

Figure 14: cas a3 : Vitesse transversale en m/s, pour =0,6 en x=0,02m

5s après une perturbation de densité.

 

 

Figure 15: cas a3 : Pression en Pa, pour =0,6 en x=0,02m

5s après une perturbation de densité.

 

 

Pour des raisons de manque de temps, il n’a pas été possible d’effectuer les simulations pour les cas a4, a5. Néanmoins, nous avons procédé à la simulation du cas a6, afin de vérifier que le caractère instable se conservé. Nous avons alors constaté que si l’écoulement était fortement instable, lors de la simulation le taux de liquide augmentait. Nous n’avons pas d’explication sur ce phénomène qui ne peut être que numérique.

 

 

 

 

 

 

 

 

4.                            Conclusions

 

 

Dans un premier temps, nous avons comparé les résultats retournés par le code avec les solutions analytiques connues pour un écoulement diphasique stationnaire en conduite. Cela nous a permis de valider le logiciel Fluent pour notre étude. Dans un second temps, une étude de stabilité linéaire a été menée, qui a abouti à la détermination d’un critère de stabilité.  Celui-ci a alors été tracé avec celui de Kelvin Helmholtz. Au vu des quelques simulations qui ont pu être effectuées, il semblerait que le critère de stabilité linéaire soit plus fiable pour une application bidimensionnelle que celui de Kelvin Helmholtz. En effet la perturbation s’amplifie bien plus tôt que ce que prévoit ce dernier. Si le temps l’avait permis, il aurait fallu affiner la précision sur la limite de stabilité par d’autres simulations. Concernant l’étude de stabilité, il serait peut être possible d’améliorer la prédiction de la transition, en négligeant moins de termes lors des développements limités qui ont menés à l'établissement des graphes de stabilité.

Dans tous les cas, d'autres simulations pour des taux de liquides différents seraient nécessaires. Il sera alors plus facile de se faire une idée sur la validité de l’étude de stabilité linéaire.

 

 

 

 

 

 

               ANNEXE  : Intégration Fluent

1.                            Rubrique Grid

 

1.1.          Check 

:Permet de vérifier le maillage. Il est nécessaire de cliquer dessus pour rendre disponible Phases… dans la rubrique Define.

 

1.2.          Scale

Permet de modifier la taille du domaine dans une ou dans les deux directions.

2.                            Rubrique Define

 

2.1.          Models

 

Solver

Fluent propose deux types de formulation pour la résolution : segregated et coupled. La première formulation, segregated, consiste à résoudre  les équations du problème indépendamment les unes des autres, alors que la seconde, qui peut être explicite ou implicite, consiste en une résolution dans laquelle les équations du problème sont couplées, c'est-à-dire qu’elle sont résolues en même temps. Cependant, la formulation coupled est plutôt utilisée pour les écoulements compressibles avec des vitesses élevées, alors que la formulation segregated est plutôt destinée à la résolution d’écoulements à faible vitesse incompressibles ou modérément compressibles.   

L’écoulement étant ici incompressible, la méthode segregated a été choisie. Dans tous les cas la méthode Coupled est incompatible avec le modèle VOF.

 

Multiphase…

Model: Volume of Fluid (VOF)            Il s’agit d’une technique de recherche d’interface appliqué à un maillage  eulérien fixe. Il est prévu pour au moins deux fluides non miscibles lorsque l’on s’intéresse à la position de l’interface. Il permet d’étudier les écoulements stratifiés, à surface libre ou pour l’étude du mouvement de grosses bulles par exemple.

VOF scheme: Geo-Reconstruct           Méthode consistant à recalculer l’interface de façon à l a préciser.

Number of phases: 2 dans notre cas

 

2.2.          Materials 

Dans cette rubrique sont choisis les fluides qui seront utilisés pour réaliser la simulation. Dans « Fluent Database… » se trouve la liste des fluides prédéfinis dans Fluent. Une fois ceux-ci  sélectionnés (un à un) il faut cliquer sur « copy » pour valider, puis fermer la fenêtre avec « close ». Dans la fenêtre Materials il faut alors cliquer sur « Change create » pour prendre en compte les nouveaux fluides.

 

2.3.          Phase 

 

Il est nécessaire de définir les phases 1 et 2 (ex : phase1 à Set puis sélectionner la phase dans le menu déroulant). Attention : si rien n’est fait, l’air sera choisi pour les deux phases.

 

Interaction : spécifier l’adhésion aux parois et définir le coefficient de tension de surface.

 

2.4.          Operating conditions 

 

Il est préférable de définir la référence de pression dans la partie la moins dense. Il est également important de prendre en compte la gravité. Pour cela il faut cocher la case Gravity et rentrer sa valeur dans la zone prévue.

 

2.5.          Periodic conditions 

 

C’est ici qu’est définie la condition périodique sur le gradient de pression.

 

2.6.          Custom Field Functions

  C’est ici que l’utilisateur peut définir ses propres fonctions, pour les appliquer ensuite à des propriétés, par exemple au moment du Patch… (voir rubrique concernée).

3.                            Rubrique Solve

 

1.      Controls 

 

Solution…

Différence entre les méthodes de discrétisation STANDARD et PRESTO !

La méthode de discrétisation PRESTO! est utilisée préférentiellement par rapport à la STANDARD dans le cas d’écoulements tournant à fort gradient de pression. Cette méthode sera donc ici utilisée.

 

 

Différence entre les méthodes de couplage Pression vitesse PISO et SIMPLE

Dans le cas d’une résolution utilisant la formulation segregated, le couplage Pression Vitesse peut être traité de différentes manières sous Fluent. Trois méthodes sont disponibles : SIMPLE, SIMPLE Consistent (SIMPLEC), et PISO. Les deux premières méthodes, SIMPLE  et SIMPLEC, conviennent à des écoulements stationnaires, alors que PISO est plutôt utilisée pour des écoulements transitoires, comme c’est le cas dans cette étude,  ou dans le cas d’un maillage comprenant de fortes distorsions. Cette formulation sera donc  choisie. Cependant, il est à noter que pour des écoulements relativement peu complexes, SIMPLEC permettra une convergence plus rapide.

 

 

2.      Initialize :

                       

Initialize… 

La méthode consiste à initialiser tout le domaine avec la même phase. Dans le menu déroulant  Compute from sélectionner les all-zones de préférence. Dans Initial Values la phase 2 doit être à zéro. C’est aussi ici que les vitesses peuvent  être initialisées sur tout le domaine. Néanmoins, pour que les vitesses soient différentes suivant les zones, il est préférable de les « patcher » (voir en dessous). Pour initialiser il faut cliquer sur Init avant de refermer la fenêtre avec close.                 

 

Patch…

Cette rubrique permet de « patcher » les zones souhaitées avec l’autre phase. « Patcher »  consiste à rajouter, coller, une propriété sur une zone donnée. Dans la zone Variable pression et vitesse sont à sélectionner pour être modifiées. Pour modifier le taux de présence de la seconde phase, il faut sélectionner phase-2 dans le menu déroulant Phase. La valeur à imposée dans tous les cas est à taper dans Value. Si une fonction a été définie  par l’utilisateur, pour s’en servir, il faut cocher Use Field Function, et sélectionner son nom en dessous. Enfin, il reste la zone à patcher à définir : Cela ce fait dans Zones to patch ou Registers to patch (voir le paragraphe Perturbation de l’interface pour ce dernier). Sélectionner alors la zone concernée, cliquer sur Patch puis close.

4.                            Rubrique Surface

4.1.          Line/Rake

 

Permet de définir une ligne dans le domaine. Cela peut être utile pour obtenir un graphe sur une zone spécifique (voir Plot/XY plot).

 

5.                            Rubrique Adapt 

Permet de définir des régions par exemple. Pour définir une région, se reporter à la section  Perturbation de l’interface.

 

6.                            Rubrique Display

C’est ici que l’utilisateur peut demander l’affichage des résultats.

6.1.          Grid…

Permet d’afficher le maillage simplement.

6.2.          Contours…

Dans les menus déroulant de Contours of, l’utilisateur peut choisir les propriétés qu’il souhaite afficher.

Pour afficher les résultats sur tout le domaine et pas seulement sur le maillage, il faut cocher Filled dans Options.

Si rien n’est sélectionné, tout le domaine est affiché. Sinon pour afficher une zone spécifique, il faut cliquer sur son nom dans Surfaces.
Pour afficher la visualisation, cliquer  sur le bouton Display.

6.3.          Vectors

Permet d’afficher les résultats sous forme de vecteurs de différentes formes, tailles et avec différentes concentrations. Le fonctionnement est le même que pour Contours.

7.                            Rubrique Plot

XY plot

 

Permet d’afficher les graphes des propriétés. Le fonctionnement est le même que Contours, mais il est nécessaire de sélectionner les zones pour afficher le graphe en cliquant sur Plot. Il est possible de modifier les attributions des axes en désélectionnant  Position on X axis (coché par défaut) et en cochant cette fois Position on YX axis.  Ajuster ensuite avec Plot Direction.

8.                            Perturbation de l’interface

 

Pour perturber l’interface, on part du résultat d’une précédente simulation. Dans le menu principal, cliquer sur Adapt/Region…. La zone à définir sera de forme rectangulaire. Elle sera donc déterminée par les coordonnées xmin, xmax, ymin, et ymax. Lorsque les limites de la zone sont indiquées, cliquer sur Mark. Les régions ainsi définies sont appelées hexahedron-r1, hexahedron-r2, … dans l’ordre dans lequel elles ont été définies. Il est alors possible de patcher dans ces régions depuis Solve/Initialize/Patch… en cliquant sur leur nom dans la zone Registers to Patch.  La perturbation en pression par exemple nécessitera de cliquer sur Pressure dans la zone Variable de la fenêtre Patch, de rentrer la valeur de la pression dans cette région dans la zone prévue pour Value. Sélectionner alors la région voulue et cliquer sur le bouton Patch. Attention : Pressure n’est accessible que lorsque Mixture est sélectionnée dans le menu déroulant de  Phase juste au dessus.  Un exemple du résultat de l’opération est présenté dans la figure ci-dessous, où la perturbation est de 1/10ème de la valeur  locale.

 

Perturbation sur la pression

Perturbation sur la densité

 

De même, pour une perturbation de densité, on peut avec cette méthode rajouter du liquide ou de l’air. Si la phase  2 désigne l’air comme dans notre étude par exemple, il est possible de rajouter de l’eau en choisissant une fraction volumique de 0 pour la phase 2. Pour cela il faut :

Cliquer sur  le menu déroulant de Phase et sélectionner phase-2.

Cliquer en dessous dans la zone Variable sur  Volume fraction.

Rentrer 0 dans la zone prévue pour Value.

Sélectionner le nom de la région voulue dans la zone de Registers to Patch.
Cliquer enfin sur  le bouton Patch.

 

               
 

 

               Bibliographie