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Notice d’utilisation Version 2.1.0 http://thetis.enscbp.fr Mai 2010 3 SOMMAIRE

Notice d’utilisation Version 2.1.0 http://thetis.enscbp.fr Mai 2010 3 SOMMAIRE 1 BILAN DES FONCTIONNALITÉS .................................................................................................................. 5 2 PRÉSENTATION DES DIFFÉRENTS FICHIERS ............................................................................................... 9 2.1 Les fichiers de données .......................................................................................................................... 9 2.2 Les fichiers d’entrée............................................................................................................................. 10 2.3 Les fichiers de sortie ............................................................................................................................ 10 2.4 Les mots-clés ....................................................................................................................................... 10 2.5 Unités.................................................................................................................................................. 11 3 LE FICHIER thetis.dat ............................................................................................................................... 13 4 Les fichiers defaut.don et castest.don ..................................................................................................... 15 4.1 Choix du type de calcul ........................................................................................................................ 15 4.2 Création du maillage ........................................................................................................................... 15 4.3 Choix des équations à résoudre ........................................................................................................... 20 4.4 Choix des fluides .................................................................................................................................. 21 4.5 Choix des espèces transportées (traceurs) ........................................................................................... 21 4.6 Choix des conditions aux limites .......................................................................................................... 22 4.7 Choix des conditions initiales ............................................................................................................... 30 4.8 Pénalisation ........................................................................................................................................ 38 4.9 Positionnement des obstacles poreux ou imperméables ...................................................................... 39 4.10 Schéma temporel et itérations en temps ......................................................................................... 42 4.11 Mots-clés pour Navier-Stokes / Darcy ............................................................................................. 43 4.12 Mots-clés pour l’équation de l’énergie ............................................................................................ 53 4.13 Mots-clés pour le(s) équation(s) de transport.................................................................................. 59 4.14 Mots-clés pour les modèles de turbulence statistiques .................................................................... 65 4.15 Mots-clés pour les modèles de simulations des grandes échelles (LES) ............................................ 69 4.16 Mots-clés pour l’équation d’advection ............................................................................................ 70 4.17 Mots-clés pour l’équation d’Helmholtz ........................................................................................... 71 4.18 Mots-clé pour le couvert végétal ..................................................................................................... 73 4.19 Calcul automatique du pas de temps .............................................................................................. 75 4.20 Choix de la loi d’état ....................................................................................................................... 75 4.21 Calculs statistiques dans le temps (LES ou DNS) .............................................................................. 75 4.22 Choix des impressions ..................................................................................................................... 76 4.23 Test d’arrêt ..................................................................................................................................... 80 4 4.24 Reprise de calcul ............................................................................................................................. 82 4.25 Divers ............................................................................................................................................. 82 4.26 Paramètre d’adimensionnement .................................................................................................... 82 4.27 Elévation de la surface libre ............................................................................................................ 83 4.28 Utilitaires ........................................................................................................................................ 83 4.29 Mots-clés obligatoires .................................................................................................................... 84 5 MODULE ET MOTS-CLÉS DÉFINIS PAR L’UTILISATEUR ............................................................................. 87 6 Le fichier caract.par ................................................................................................................................ 89 6.1 Détermination d’un fluide ................................................................................................................... 89 6.2 Détermination d’un solide imperméable ou d’un milieu poreux (à l’aide de la perméabilité seulement) 90 6.3 Détermination d’un obstacle poreux (avec la porosité) ........................................................................ 91 7 Convergence d’une simulation ................................................................................................................ 93 7.1 Détermination des pas de temps ......................................................................................................... 93 7.2 Paramètres du lagrangien augmenté .................................................................................................. 94 7.3 Résolution des systèmes linéaires ........................................................................................................ 94 7.4 Lecture des impressions écrans ........................................................................................................... 95 INDEX DES MOTS-CLÉS ..................................................................................................................................... 97 5 1 BILAN DES FONCTIONNALITÉS Voici un tableau résumant les principales fonctionnalités de Thétis. Nous spécifions leurs compatibilités avec les versions séquentielles et parallèles (colonnes 2 et 3). FONCTIONALITÉS S P REMARQUES Écoulements Incompressibles, mono ou polyphasiques (non miscibles, modèle 1-fluide) Faiblement compressible (isotherme) Laminaires ou turbulents Mileux Poreux (monophasique) x x x x x x x x x x Équations Navier-Stokes : gravité, Brinkman, tensions superficielles Darcy Énergie : dissipation visqueuse changement d’état Transport (n traceurs) Équation d’advection x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x Changement d’état franc et pour les alliages Modèles de turbulence RANS : k-ε, RNG, v2-f LES : échelles mixtes, Smagorinsky x x x x En parallèle avec le solveur MUMPS uni- quement (2D) Lois d’état Gaz parfaits Loi linéaire Polynomiale = f(Température) x x x x x x 6 Rhéologie Newton Polynomiale = f(Température) x x x x Systèmes de coordonnées Cartésien 2D/3D Axisymétrique Polaire Cylindrique Curviligne généralisé orthogonal x x x x x x x x x x Rmin=0 partiellement traité Rmin=0 partiellement traité Rmin=0 partiellement traité Grilles Pas d’espace constants Variation exponentielle du pas Variation Chebychev Pointwise, Gambit (maillage orthogonal, mo- nobloc ou multibloc conforme) Grille duale pour l’advection x x x x x x x x x x version // uniquement pour le monobloc et multibloc 2D conforme Couplage vitesse/pression Méthode du lagrangien augmenté Méthode de projection vectorielle Méthode de correction de pression x x x x x x En séquentiel uniquement Schémas en temps Euler ordre 1 Gear ordre 2 x x x x Schémas de discrétisation Centré Skew-symétrique Upwind Hybride Quick x x x x x x x x x x 7 Double amont TVD WENO x x x x x x Méthodes de transport d’interface VOF-TVD VOF-PLIC WENO LEVEL-SET x x x x x x Caractéristiques Moyennes arithmétique, harmonique, conti- nue, discontinue x x x x Solveurs/préconditionnement BiCGStab2 Jacobi ILU Direct (MUMPS, PARDISO) Couplage avec la librairie Hypre x x x x x x x x x peu performant en // (limité au bas Rey.) Pour des problèmes 2D Restreint à l’utilisation de la méthode de correction de pression Impressions Tecplot, VTK (Paraview, Visit) x x Utilitaires Impressions de profils 1D Impression en un ou plusieurs points Reprises Test d’arrêts Calcul des moyennes, écarts-types, variances (LES et DNS) x x x x x x x x x x Conditions aux limites Dirichlet, Neumann, Symétrie, Glissement, x x 8 périodique, Orlanski Conditions initiales, obstacles Formes rectangulaires, circulaires, sphériques, et objets de formes quelconques (par lecture de fichiers .mxa, .obj ou .stl) x X X x Objets de formes quelconques 2D/3D, curviligne orthogonal et séquen- tiel/parallèle. 9 2 PRÉSENTATION DES DIFFÉRENTS FICHIERS 2.1 Les fichiers de données Il existe 4 types de fichiers de données :  un fichier de commande : thetis.dat ;  des fichiers principaux de préparation et de mise en données de problèmes physiques. Nous utilisons dans la suite de ce document le nom générique cas- test.don pour ce type de fichier ;  une base de données de caractéristiques thermodynamiques de fluides et so- lides (masse volumique, viscosité, capacité calorifique, etc.) : le fichier caract.par ;  un fichier de paramètres numériques par défaut defaut.don. Nous garderons dans la suite de la notice comme nom de fichier par défaut defaut.don, comme nom de fichier principal castest.don, et comme nom de fichier caractéristique ca- ract.par, sachant que les noms de ceux-ci peuvent être modifiés par l’utilisateur dans the- tis.dat. Ce dernier est le seul fichier dont le nom n’est pas modifiable. Il existe plusieurs fichiers castest.don, chacun étant relatif à un problème physique donné. En voici quelques-uns, à partir desquels nous conseillons à chaque nouvel utilisateur de démarrer son apprentissage de Thétis : CAS TEST FICHIERS DE DONNÉES Écoulement de Poiseuille 2D et 3D poiseuille2d_la.don poiseuille3d_la.don Convection naturelle 2D et 3D convection2d_la.don convection3d_la.don Coulée gravitaire 2D coule.don Cavité entraînée cavite2d_la.don Écoulement derrière une marche à Reynolds 500 marchelam2d_la.don Les données lues dans le fichier castest.don écrasent celles lues dans defaut.don. Il est cepen- dant conseillé d’utiliser defaut.don afin d’alléger au maximum castest.don et de ne pas avoir à répéter dans tous vos fichiers de données les mêmes paramètres numériques. 10 Tous les fichiers de données ainsi que le fichier caract.par sont contenus dans le répertoire validation. Vous pourrez créer vos fichiers de données dans ce répertoire ou bien créer un autre répertoire dont il faudra indiquer le nom dans thetis.dat (cf. chapitre suivant). 2.2 Les fichiers d’entrée Il existe des fichiers nécessaires à la mise en place d’une simulation. Les extensions de ces fichiers ont les significations suivantes :  .dat pour les fichiers de commande ;  .don pour les fichiers de données ;  .par pour les bases de données thermodynamiques ;  .gri pour la lecture d’une grille au format Thétis (optionnel) ;  .neu pour la lecture d’une grille issue du mailleur Gambit (optionnel) ;  .grd pour la lecture d’une grille issue du mailleur Pointwise (optionnel) ;  .inl pour des conditions aux limites (optionnel) ;  .ini pour des conditions initiales (optionnel) ; 2.3 Les fichiers de sortie Tous les fichiers de sortie commencent par le nom du fichier de données principal (privé de son extension). Les extensions suivantes correspondent à différents types de résultats :  .out correspond à un fichier de travail qui contient des résultats pour chaque itération en temps (numéro de l’itération, résidus, divergence, variables, etc.) ;  .plt pour des fichiers lus par le logiciel de visualisation TECPLOT ;  .vtk pour les fichiers lus par le logiciel de visualisation Visit, Paraview, Maya vi (format de fichier de la librairie VTK) ;  .txt pour les variations temporelles d’un champ en un point donné du domaine ou pour les profils 1D ;  .bin pour les fichiers de reprise. 2.4 Les mots-clés La lecture des fichiers de données repose sur la reconnaissance de mots-clés. Chaque mot-clé peut-être suivi d’un ou plusieurs autres mots-clés permettant un choix entre plusieurs possibi- lités. Par exemple, le mot-clé CALCUL peut être suivi du mot-clé 2D ou du mot-clé 3D. Un mot-clé peut également être suivi d’une chaîne de caractères pour indiquer par exemple le nom d’un fichier, ou par une valeur numérique correspondant à une donnée d’entrée. Certains mots-clés sont obligatoires et, en cas d’oubli, un message d’erreur apparaît. 11 Un tiret « - » présent au début d’une ligne (première colonne) indique une ligne commentée, non prise en compte lors de la lecture du fichier. Les mots-clés peuvent être écrits aussi bien en majuscules qu’en minuscules. Par contre, si un fichier de données indique le nom d’un fichier à lire (pour une condition limite par exemple), la casse doit être respectée. 2.5 Unités Les unités utilisées dans Thétis sont celles du uploads/Litterature/ notice-utilisation-thetis-2-1-0-0.pdf