DEVELOPPEMENT D'UNE METHODE LEVEL SET POUR LE SUIVI D'INTERFACES ET APPLICATIONS: LEVEL SET METHOD FOR INTERFACE TRACKING: DEVELOPMENT AND APPLICATIONS

摘要

On peut généralement classer en deux familles les méthodes numériques capables de simuler le suivi d'interface : les méthodes de « front tracking » et les méthodes de « front capturing »rnLes méthodes dites de « front tracking » ou encore méthodes de marqueurs sont basées sur le suivi lagran-gien de particules marqueurs (sans masse). Mais il semble que leur emploi sur des configurations tridimensionnelles, nécessite des temps de calcul rapidement prohibitifs pour la gestion des marqueurs de l'interface. Nous avons donc retenu pour nos études une méthode de type « front capturing ».rnParmi celles-ci, deux approches sont possibles pour le problème à traiter : 1. Les méthodes de type Volume Of Fluid 2. Les méthodes de type Level-Set Les méthodes de type Volume Of Fluid permettent de suivre l'évolution des fractions volumiques des différentes phases dans chaque cellule de calcul. Ces méthodes ont été développées dans les années 80 et sont actuellement largement utilisées. La principale difficulté réside dans la reconstruction de l'interface qui est difficile en 2D, et numériquement prohibitive en 3D. Une conséquence est une incertitudernsur la courbure de l'interface et donc sur l'estimation des forces de tension de surface.%Numerical simulation for multiphase flows requires a specific approach to describe interface behaviours, such droplet coalescence or break-up. Front tracking methods are based on the Lagrangian tracking of marker particles; they are more efficient when the interface curvature does not exhibit stiff behaviours. However it appears that topological changes, which are involved in droplet coalescence, depend on an interaction time parameter of great influence. Volume of Fluid method is describing the volumetric fraction, of each phase in grid cells. The main disadvantage of the method is the interface reconstruction that appears quite difficult on 2D domain, and numerically prohibitive on 3D domain. A. consequence is the uncertainty on interface curvature and thus on surface tension forces. Our work deals with a Level Set method that describes the interface with the zero level curve of a continuous function. This function is defined as the signed distance to the interface. Its advancement is updated with a convection equation, coupled with a constraint that ensures that the function is always a signed distance. Different numerical methods can be implemented to take into account for surface tension forces (delta formulation or ghost fluid method), which depend on the curvature of zero level curve, in Navier Stokes equations. We provide the advantages and the drawbacks of this method and we discuss about its potential improvements. The main target of this study is to reach a better understanding of primary and secondary atomization processes, studying jet stability and droplets collisions.