Etude numérique de la dynamique d'une couche limite turbulente avec effet MHD
Etude numérique de la dynamique d'une couche limite turbulente avec effet MHD

Author: Vincent Flutet

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Published: 2007

Total Pages: 141

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La turbulence est un phénomène présent dans la plupart des écoulements. A proximité d'une paroi, un de ses principaux effets est d'augmenter la traînée de l'écoulement. Il peut donc être intéressant d'affaiblir la turbulence afin de réduire la traînée. Différentes études ont montré que l'utilisation d'un champ magnétique pouvait affaiblir la turbulence. Dans un fluide conducteur en mouvement soumis à un champ magnétique se créent des forces qui s'opposent au mouvement. L'objectif de ce travail est d'étudier, dans des conditions subsoniques et supersoniques, l'effet du champ magnétique sur un canal plan turbulent, en particulier sur les structures cohérentes de la couche limite et sur la traînée de l'écoulement. Les résultats ont montré une augmentation de la sensibilité au champ magnétique avec la compressibilité. On observe aussi une réorganisation des structures cohérentes de la couche limite turbulente. Enfin, la présence du champ magnétique entraîne une participation à la traînée qui peut être compensée par une diminution de la traînée turbulente.

Contribution à l'étude analytique et numérique de quelques problèmes de couches limites magnétohydrodynamiques
Contribution à l'étude analytique et numérique de quelques problèmes de couches limites magnétohydrodynamiques

Author: Maryem Amkadni

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Published: 2007

Total Pages: 106

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L'objectif de cette thèse est de proposer une étude d'un problème de couche limite laminaire résultant d'un écoulement magnétohydrodynamique (MHD) d'un fluide visqueux incompressible et conducteur au contact d'une plaque ou plus généralement un dièdre perméable en étirement. L'écoulement s'effectue sous l'influence d'un champ magnétique transversal non uniforme. La vitesse de l'écoulement libre ainsi que le champ magnétique varient en termes de la distance longitudinale avec une loi de puissance. Nous avons décrit la formulation auto-similaire des équations de couches limites MHD dans le cas d'une vitesse extérieure qui varie en loi de puissance, avec une puissance m ≠ -1. Les équations différentielles partielles modélisant le problème sont réduites à une équation différentielle ordinaire. On établit la résolution théorique et numérique du problème. Les effets du paramètre magnétique et du paramètre de perméabilité sur le comportement de la vitesse sont examinés. Le cas d'une vitesse extérieure et un champ magnétique variant en loi de puissance avec une puissance m = -1 est traité dans une deuxième partie. On montre que ce type d'écoulement n'admet pas de solutions auto-similaires en général. On a considéré donc une autre forme de solutions, dites pseudo-similaires. Ce problème admet, sous certaines conditions sur les différents paramètres qui entrent en jeu, une infinité de solutions. L'étude théorique et numérique de ce problème est abordée.

Etude numérique de l'interation entre une couche limite turbulente et une paroi flexible
Etude numérique de l'interation entre une couche limite turbulente et une paroi flexible

Author: Rémi Nguyen Van Lan

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Published: 1993

Total Pages: 262

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L'INTERACTION FLUIDE-STRUCTURE EST TRAITEE A TRAVERS LE SIMPLE EXEMPLE D'UNE PLAQUE RECTANGULAIRE PLACEE SOUS UN ECOULEMENT TURBULENT. IL S'AGIT DANS CE TRAVAIL DE SIMULER NUMERIQUEMENT D'UNE PART LE MOUVEMENT DE LA PLAQUE EXCITEE PAR LE CHAMP DE FLUCTUATIONS DE PRESSION PARIETALE (PROBLEME STRUCTURE) ET D'AUTRE PART D'EVALUER L'EFFET DU MOUVEMENT DE LA PLAQUE SUR LE COMPORTEMENT DE LA COUCHE LIMITE TURBULENTE (CLT) (PROBLEME FLUIDE). LE PROBLEME STRUCTURE EST TRAITE EN SUPPOSANT LA PLAQUE PLACEE DANS UN MILIEU FLUIDE AU REPOS ET EXCITEE PAR UN CHAMP DE PRESSION DE TYPE CLT (MODELE DE CORCOS). L'INTERACTION ENTRE LE FLUIDE ET LA PLAQUE EST PRISE EN COMPTE PAR L'INTERMEDIAIRE DE L'IMPEDANCE DE RAYONNEMENT. LE PROBLEME FLUIDE EST RESOLU A L'AIDE DES EQUATIONS DE NAVIER-STOKES POUR LESQUELLES UNE MODELISATION DE TYPE ENERGIE CINETIQUE-DISSIPATION EST UTILISEE. L'INFLUENCE DU MOUVEMENT DE LA PLAQUE EST PRISE EN COMPTE PAR L'ENERGIE PRODUITE PAR SON MOUVEMENT ET UNE EQUATION MODELISANT LA DIFFUSION DE CETTE ENERGIE A TRAVERS LA CLT. LES RESULTATS MONTRENT UNE MODIFICATION DES QUANTITES TURBULENTES ET DU PROFIL DE LA VITESSE MOYENNE, SURTOUT DANS LA ZONE EXTERNE DE LA COUCHE LIMITE

Etude numerique et experimentale d'un ecoulement turbulent complexe
Etude numerique et experimentale d'un ecoulement turbulent complexe

Author: Patrick B.. Spitz

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Published: 1980

Total Pages: 30

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etude d'une couche limite bidimensionnelle se developpant sur un cylindre dont l'axe est parallele a la direction de la vitesse exterieure. a une position ou l'ecoulement est pleinement developpe une partie du cylindre est mise en rotation, creant ainsi des effets tridimensionnels qui peuvent etre importants. mesures de pression et de vitesse moyenne dans la sous-couche a proximite de la paroi. determination des coefficients de frottement et mesures de turbulence. analyse numerique a l'aide d'un schema de longueur de melange modifie

Simulations numériques avancées et analyses physiques de couches limites turbulentes à grand nombre de Reynolds
Simulations numériques avancées et analyses physiques de couches limites turbulentes à grand nombre de Reynolds

Author: Nicolas Renard

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Published: 2016

Total Pages: 0

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Mieux comprendre les spécificités de la dynamique des couches limites à grand nombre de Reynolds malgré les contraintes métrologiques et son coût de simulation numérique est crucial. A titre d'exemple, cette dynamique peut déterminer plus de la moitié de la traînée d'un avion en croisière. Décrire la turbulence pariétale peut guider la résolution numérique d'une partie des fluctuations à un coût maîtrisé par des stratégies WMLES (simulation des grandes échelles avec modèle de paroi). Les présentes analyses physiques de couches limites turbulentes incompressibles à gradient de pression nul et à grand nombre de Reynolds s'appuient sur des simulations numériques avancées. Après validation d'une base de données, le frottement moyen pariétal est décomposé selon l'identité FIK (Fukagata et al. (2002)), dont l'application malgré le développement spatial est discutée. Une analyse spectrale montre que les grandes échelles ( lambda_x > delta) contribuent à environ la moitié du frottement vers Re_ theta = 10^4. Les limitations de l'identité FIK motivent la dérivation d'une décomposition physique de la génération du frottement dont le comportement asymptotique est alors relié à la production d'énergie cinétique turbulente dans la zone logarithmique. Pour mieux reconstruire les spectres spatiaux, une nouvelle méthode d'estimation de la vitesse de convection turbulente en fonction de la longueur d'onde des fluctuations, adaptée au développement spatial et à des signaux temporels de durée finie, est dérivée, interprétée et évaluée à Re_ theta = 13000. Certaines des conclusions éclairent des modifications d'une stratégie WMLES, le mode III de la méthode ZDES.

Etude numérique par simulation des grandes échelles de l'influence d'une forte turbulence extérieure sur les transferts pariétaux au sein d'une couche limite
Etude numérique par simulation des grandes échelles de l'influence d'une forte turbulence extérieure sur les transferts pariétaux au sein d'une couche limite

Author: Frédéric Péneau

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Published: 1999

Total Pages: 228

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La simulation des grandes échelles d'une couche limite turbulente se développant spatialement est effectuée à l'aide d'un modèle dynamique-mixte. L'influence d'un champ de turbulence extérieure intense sur les transferts thermique et dynamique est étudiée. Pour le cas sans turbulence extérieure, de nouvelles conditions d'entrée basées sur l'Estimation Stochastique Linéaire sont développées afin d'imposer la structure d'une couche limite pleinement turbulente dès l'entrée du domaine de calcul et ainsi d'en réduire les dimensions. La structure dynamique de l'écoulement ainsi que les statistiques locales confirment les résultats expérimentaux et ceux de Simulations Numériques Directes antérieurs. Les bilans des tensions de Reynolds sont présentés en prenant en compte l'évolution spatiale de la couche limite. Les différences observées avec la littérature sont clairement dues à l'évolution spatiale. L'analyse des corrélations et de l'évolution des statistiques au sein du domaine de calcul nous renseigne sur les précautions à prendre pour effectuer une Estimation Stochastique Linéaire de signaux d'entrées de vitesse. La corrélation spatio-temporelle entre les fluctuations latérales et longitudinales s'avère être une information importante à prendre en compte. L'influence d'une forte turbulence extérieure sur une couche limite turbulente se développant spatialement est alors étudiée. Les champs de turbulence extérieure sont générés à l'aide d'une distribution aléatoire de tourbillons d'Oseen. A partir des mêmes signaux d'entrée pour la couche limite, les évolutions du coefficient de frottement, du nombre de Stanton et des champs dynamique et thermique sont étudiées. L'impact du champ de turbulence extérieure sur le cisaillement et les profils de vitesse est faible alors qu'on observe une augmentation sensible du transfert thermique avec une modification des profils moyens de température au niveau de la zone logarithmique et du sillage. Enfin, le champ de turbulence extérieure est imposé dans la totalité de la section d'entrée et la simulation est effectuée à partir de la région du bord d'attaque. Ces simulations qui confirment des résultats expérimentaux antérieurs révèlent un mécanisme de production d'énergie dans la couche limite visqueuse perturbée à faible nombre de Reynolds et son impact sur les transferts dynamique et thermique

Etude numérique des interactions choc/choc et choc/couche
Etude numérique des interactions choc/choc et choc/couche

Author: Denis Darracq

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Published: 1995

Total Pages: 214

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CE TRAVAIL PRESENTE L'ETUDE NUMERIQUE DES INTERACTIONS CHOC/CHOC ET CHOC/COUCHE LIMITE TURBULENTE SE FORMANT DANS LES ENTREES D'AIR DE SUPERSTATOREACTEURS. TOUT D'ABORD, L'ETUDE A PORTE SUR LES METHODES NUMERIQUES DANS LE BUT D'EN AMELIORER LA PRECISION ET LES PERFORMANCES. LES FORMULATIONS IMPLICITES PERMETTENT D'ACCROITRE LA VITESSE DE CONVERGENCE. DIFFERENTS SCHEMAS IMPLICITES 2D ET 3D SONT COMPARES. UN NOUVEAU SCHEMA DDLU K-E PERMETTANT DE REDUIRE FORTEMENT LE TEMPS DE CALCUL CPU A ETE PROPOSE ET VALIDE. UNE AMELIORATION DE L'ALGORITHME D'ADAPTATION DE MAILLAGE DE HSU ET LYTLE PERMETTANT D'AMELIORER LA SOLUTION DES ECOULEMENTS 2D ET 3D A ETE INTRODUIT. LA SIMULATION NUMERIQUE DES INTERACTIONS CHOC/CHOC DE TYPE IV DEMANDE A ETRE REALISEE AVEC SOINS. UNE ETUDE INSTATIONNAIRE MONTRE QUE LA SOLUTION PEUT PRESENTER DES OSCILLATIONS MEME DANS LE CAS DE CONDITIONS STABLES ET D'ECOULEMENTS LAMINAIRES. ENFIN, IL A ETE MONTRE QU'UN MODELE DE TURBULENCE A DEUX EQUATIONS ASSOCIE A UNE LIMITATION DE L'ECHELLE DE LONGUEUR DE LA TURBULENCE PERMET DE PREDIRE AVEC PRECISION LA LONGUEUR DE DECOLLEMENT ET LE FLUX DE CHALEUR PARIETAL ENGENDRES PAR UNE INTERACTION CHOC/COUCHE LIMITE TURBULENTE EN ECOULEMENT A GRANDE VITESSE

Etude de la structure d'une couche limite turbulente soumise à des oscillations transversales de la paroi
Etude de la structure d'une couche limite turbulente soumise à des oscillations transversales de la paroi

Author: Latifa Skandaji Rezg

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Published: 1997

Total Pages: 132

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Dans cette thèse l'étude expérimentale présentée concerne la réduction du frottement et de la turbulence dans une couche limite. Cette réduction est produite par des oscillations transversales périodiques appliquées au niveau de la paroi sur laquelle se développe une couche limite turbulente. Les simulations numériques directes de Jung et al. (1992) de l'écoulement de canal soumis à des oscillations périodiques, dans la direction transversale, sont à l'origine de cette étude. Elles montrent en effet, une réduction de l'activité turbulente et du frottement qui peut atteindre jusqu'à 40%. Ces réductions ont été également observées dans d'autres études de simulations numériques directes d'une couche limite tridimensionnelle sous l'action d'un gradient de pression transversal constant appliqué a l'écoulement. Les processus qui sont à la base de ces réductions ont été attribués à une modification fondamentale de la structure de l'écoulement très près de la paroi et notamment à une modification de l'interaction qui existe entre les "streaks" et les tourbillons longitudinaux. Les résultats obtenus dans cette étude confirment ces mécanismes et montrent de bon accord avec les simulations de Jung et al. (1992). Les principaux résultats sont les suivants : L'analyse de la tension de Reynolds uv dans les quatre quadrants montre une augmentation de l'intensité des fluctuations de vitesses longitudinales positives, liée à un changement du mécanisme de production de la turbulence près de la paroi. Les corrélations spatio-temporelles de la fluctuation de vitesse longitudinale ainsi que les mesures de vorticite montrent des changements importants aux niveaux des structures "typiques" de la couche limite. On observe notamment une augmentation de l'espacement transversal moyen entre les "streaks", une diminution de la période moyenne des éjections ainsi qu'une réorientation des structures dans la direction transversale. Les bilans effectués à partir de l'équation de transport de l'énergie cinétique montrent, dans la zone ou le cisaillement transversal est important, une réduction du terme de diffusion visqueuse de l'énergie qui tend à atténuer la diminution de l'énergie cinétique turbulente.