A compressible lagrangian framework for the simulation of underwater implosion problems

Tesis doctoral de Kazem Kamran

El desarrollo de métodos eficientes para modelar la dinámica de implosión presenta varios desafíos. El primero es una representación eficaz de la dinámica del sistema acoplado de aire-agua. El segundo es que el método tiene que permitir una detección exacta o un seguimiento adecuado de la interfase entre ambas fases. Por último el método tiene que ser capaz de resolver cualquier choque que podría generar en el aire o en el agua, sobre todo en la última fase del colapso. nosotros presentamos un método numérico compresible y totalmente lagrangiano para simular la implosión bajo el agua. Tanto el aire como el agua se consideran compresibles y las ecuaciones lagrangianos para la hidrodinámica del choque se estabilizan mediante un método multiescala que es variacionalmente consistente. Se utiliza una definición de interfase que coincide perfectamente con los nodos. ésta, nos facilita duplicar eficazmente las variables cinéticas como la presión y la densidad en los nodos de la interfase. Con el fin de obtener suficiente resolución alrededor de la interfase, la malla se genera de forma adaptativa y respetando la posición de la interfase. a continuación el método desarrollado se utiliza para simular la implosión bajo el agua de una burbuja cilíndrica del tamaño de un centímetro. Varios fenómenos se han capturado durante el colapso: un ciclo inmediato de colapso-crecimiento de la burbuja que ocurre en un espacio (0.3 mm) y tiempo (0.1 ms) bastante limitado, aparición de inestabilidades de tipo rayleigh-taylor en la interfase y formaron de varias ondas de choque que viajan tanto en el agua como en el aire. Después, seguimos el desarrollo del método para modelar la implosión bajo el agua de un contenedor metálico considerando una interacción monolítica de fluido y estructura. El cilindro de aluminio, que a su vez contiene aire a presión atmosférica y está rodeada de agua en alta presión, se modelando con elementos de lámina de tres nodos y sin grados de libertad de rotación. El cilindro se somete a deformaciones transitorias suficientemente rápidos y enormes hasta llegar a colapsar. Un nuevo modelo elástico de contacto sin considerar la fricción se ha desarrollado para detectar el contacto y calcular las fuerzas en el dominio discretizado entre las superficies medianas de las laminas. Dos esquemas temporales están considerados, uno es implícito utilizando el método de bossak y otro es explícito utilizando forward euler. Al final los resultados de ambos casos se comparan con los resultados experimentales

 

Datos académicos de la tesis doctoral «A compressible lagrangian framework for the simulation of underwater implosion problems«

  • Título de la tesis:  A compressible lagrangian framework for the simulation of underwater implosion problems
  • Autor:  Kazem Kamran
  • Universidad:  Politécnica de catalunya
  • Fecha de lectura de la tesis:  21/06/2013

 

Dirección y tribunal

  • Director de la tesis
    • Eugenio Oñate Ibáñez De Navarra
  • Tribunal
    • Presidente del tribunal: ramón Codina rovira
    • rainald Lí¶hner (vocal)
    • charbel Farhat (vocal)
    • Carlos Felippa (vocal)

 

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