MODELES SOUS-MAILLES ET SCHEMAS MULTI-NIVEAUX. APPLICATION A LA SIMULATION DES GRANDES ECHELLES D'ECOULEMENTS TURBULENTS
MODELES SOUS-MAILLES ET SCHEMAS MULTI-NIVEAUX. APPLICATION A LA SIMULATION DES GRANDES ECHELLES D'ECOULEMENTS TURBULENTS

Author: François Bouchon

Publisher:

Published: 1999

Total Pages: 180

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CETTE THESE SE PROPOSE D'ETUDIER L'UTILISATION DE METHODES SPECTRALES MULTI-NIVEAUX DANS LE CADRE DE LA SIMULATION NUMERIQUE D'ECOULEMENTS TURBULENTS INCOMPRESSIBLES 3D. APRES AVOIR PRESENTE DES GENERALITES SUR LES METHODES SPECTRALES ET JUSTIFIE LEUR UTILISATION DANS LE CONTEXTE DE LA TURBULENCE, ON DECRIT LA PHYSIQUE DES ECOULEMENTS ETUDIES. LES ECOULEMENTS PERIODIQUES ET LE PROBLEME DE L'ECOULEMENT DANS UN CANAL SONT DETAILLES, AINSI QUE LES ENJEUX ET LES OBJECTIFS DES SIMULATIONS NUMERIQUES DIRECTES (DNS : DIRECT NUMERICAL SIMULATIONS) ET DES SIMULATIONS DES GRANDES ECHELLES (LES : LARGE EDDY SIMULATION). POUR CE DERNIER TYPE DE SIMULATION, ON EXPOSE QUELQUES MODELES DEVELOPPES CES DERNIERES ANNEES, DONT CERTAINS NOUS SERVIRONT DE TESTS DE REFERENCE PAR LA SUITE. NOUS PRESENTONS ENSUITE QUELQUES RESULTATS MATHEMATIQUES SUR LES EQUATIONS DE NAVIER-STOKES, CONCERNANT LE POINT DE VUE DES SYSTEMES DYNAMIQUES, QUI JUSTIFIENT L'EMPLOI DE METHODES MULTI-NIVEAUX. ENFIN, ON PROPOSE DEUX APPLICATIONS UTILISANT CES IDEES. LA PREMIERE EST UN MODELE DE SIMULATION DES GRANDES ECHELLES DANS LE CONTEXTE PERIODIQUE. ON PRESENTE LES DIFFERENTES ETAPES QUI NOUS ONT CONDUITS A L'ELABORATION DE CE MODELE, ET PRINCIPALEMENT L'ETUDE DE L'INTERACTION ENTRE LES DIFFERENTES ECHELLES EN TURBULENCE HOMOGENE. DES RESULTATS NUMERIQUES VALIDENT FINALEMENT CE MODELE ; TOUTES LES QUANTITES STATISTIQUES LIEES AUX GRANDES ECHELLES ETANT RETROUVEES AVEC UNE PRECISION AU MOINS EQUIVALENTE A CELLE OBTENUE AVEC LES MODELES DYNAMIQUES. CES RESULTATS NUMERIQUES CONCERNENT DIFFERENTS TYPES D'ECOULEMENTS PERIODIQUES : ECOULEMENTS PERIODIQUES FORCES, ECOULEMENTS D'EULER ET TURBULENCE DECROISSANTE. ENFIN, ON PROPOSE UNE DEUXIEME APPLICATION DES METHODES MULTI-NIVEAUX, DANS LE CONTEXTE NON-PERIODIQUE. DANS UN PREMIER TEMPS, ON PRESENTE LES RESULTATS NUMERIQUES OBTENUS DANS LE CADRE DE L'EQUATION DE BURGERS 1D, AVANT DE CONCLURE EN DETAILLANT L'IMPLEMENTATION DANS LA DIRECTION NORMALE AUX PAROIS DU CANAL 3D.

DEVELOPPEMENTS ET VALIDATION DE SIMULATION DES GRANDES ECHELLES D'ECOULEMENTS TURBULENTS DANS UN CODE INDUSTRIEL
DEVELOPPEMENTS ET VALIDATION DE SIMULATION DES GRANDES ECHELLES D'ECOULEMENTS TURBULENTS DANS UN CODE INDUSTRIEL

Author: CAROLINE.. ACKERMANN

Publisher:

Published: 2000

Total Pages: 176

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LA SIMULATION DES GRANDES ECHELLES, RESOLVANT LES GRANDES ECHELLES DU MOUVEMENT ET MODELISANT LES ECHELLES INFERIEURES, EST ADAPTEE A L'ETUDE DES ECOULEMENTS TURBULENTS DANS DES DISPOSITIFS, OU LA GEOMETRIE ET/OU LES ECHANGES DE CHALEUR ENTRAINENT DES PHENOMENES INSTATIONNAIRES. POUR PARVENIR A UN OUTIL NUMERIQUE FIABLE, DES SIMULATIONS DE CAS TESTS ELEMENTAIRES, A SAVOIR LA TURBULENCE HOMOGENE ISOTROPE ET LE CANAL PLAN TURBULENT, ONT ETE REALISEES EN MAILLAGES STRUCTURES ET EN MAILLAGES NON STRUCTURES, AVANT D'ABORDER DES CONFIGURATIONS PLUS COMPLEXES, AFIN D'ETUDIER SEPAREMENT L'INFLUENCE DES DIFFERENTS PARAMETRES PHYSIQUES ET NUMERIQUES. EN MAILLAGES STRUCTURES, NOUS AVONS IDENTIFIE LES CARACTERISTIQUES DES METHODES NUMERIQUES ADAPTEES A NOTRE PROBLEME ; NOUS AVONS APPORTE UNE MODIFICATION AU MODELE SOUS-MAILLE ET TESTE DIFFERENTES LOIS DE PAROI : POUR CETTE DISCRETISATION, NOTRE OUTIL NUMERIQUE EST MAINTENANT VALIDE. EN MAILLAGES NON STRUCTURES, LA CONSTRUCTION DE METHODES NUMERIQUES AYANT LES PROPRIETES MISES EN VALEUR PAR LES TESTS EN MAILLAGES STRUCTURES EST PLUS DIFFICILE, EN PARTICULIER POUR LE SCHEMA DE CONVECTION : NOUS AVONS TESTE DE NOMBREUX SCHEMAS NUMERIQUES ET ADAPTE LES MODELES SOUS-MAILLE ET LES LOIS DE PAROI AUX MAILLAGES NON STRUCTURES. NOUS AVONS SIMULE LES MEMES CAS TESTS ELEMENTAIRES : LES RESULTATS NE SONT PAS TOUT A FAIT SATISFAISANTS, PROBABLEMENT CAR LES METHODES NUMERIQUES UTILISEES NE NOUS PERMETTENT PAS D'ISOLER PARFAITEMENT LES EFFETS DUS AUX SCHEMAS DE CONVECTION, A LA MODELISATION PHYSIQUE ET AU MAILLAGE CHOISIS. CE TRAVAIL CONSTITUE TOUT DE MEME LA PREMIERE ETAPE DU PROCESSUS DE DEVELOPPEMENT D'UN OUTIL DE SIMULATION DES GRANDES ECHELLES EN MAILLAGES NON STRUCTURES.

SIMULATION DES GRANDES ECHELLES (SGE) D'ECOULEMENTS DE FLUIDES QUASI INCOMPRESSIBLES
SIMULATION DES GRANDES ECHELLES (SGE) D'ECOULEMENTS DE FLUIDES QUASI INCOMPRESSIBLES

Author: JEAN-CHRISTOPHE.. MAGNIENT

Publisher:

Published: 2001

Total Pages: 198

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DANS LE CADRE DE LA SIMULATION DES GRANDES ECHELLES EN MECANIQUE DES FLUIDES, LE TRAVAIL REALISE AU COURS DE CETTE THESE A POUR OBJECTIF LA MISE AU POINT DE MODELES DE TURBULENCE ADAPTES AUX SITUATIONS COMPLEXES POUR LES NOMBRES DE REYNOLDS ELEVES, ET L'EXTENSION DES MODELES BASES SUR LE CONCEPT DE FILTRAGE SPATIAL. AFIN DE S'AFFRANCHIR DES CONTRAINTES A PARTIR DESQUELLES SONT DEVELOPPEES LES MODELES CLASSIQUES (HOMOGENEITE, ISOTROPIE ET EQUILIBRE LOCAL), UNE STRATEGIE CONSISTE A PRENDRE EN COMPTE PLUS DE PHENOMENES PHYSIQUES PAR L'ADDITION DE VARIABLES ET D'EQUATIONS D'EVOLUTION. DANS UN PREMIER TEMPS, NOUS AVONS ETUDIE LE CONCEPT DE FILTRE IMPLICITE DEVELOPPE PAR MASON ET SES COLLEGUES, A TRAVERS DES MODELES AYANT UNE LONGUEUR DE COUPURE SUPERIEURE AU PAS D'ESPACE. EN S'APPUYANT SUR L'ANALYSE THEORIQUE DU FILTRAGE SPATIAL, SUR L'ETUDE DES FILTRES PROPOSEE PAR MUSCHINSKY, ET SUR LES CALCULS DE TURBULENCE HOMOGENE ISOTROPE (THI), NOUS AVONS DETERMINE LE FILTRE ASSOCIE AUX MODELES DE SMAGORINSKY ET DE SCHUMANN. NOUS AVONS OBSERVE UN COMPORTEMENT ASYMPTOTIQUE ET L'INDEPENDANCE DES FILTRES AUX SCHEMAS NUMERIQUES LORSQUE LA LONGUEUR DE COUPURE AUGMENTE A MAILLAGE FIXE. DANS UN SECOND TEMPS, DEUX NOUVEAUX MODELES SOUS-MAILLES A DEUX EQUATIONS ONT ETE DEVELOPPES. LE PREMIER, ISSU DU MODELE DE SCHUMANN, EST A ECHELLES MULTIPLES. LE SECOND EST BASE SUR LES EQUATIONS DE L'ENERGIE CINETIQUE SOUS-MAILLE ET DU TAUX DE DISSIPATION. CES MODELES ONT ETE VALIDES PAR DES CALCULS DE THI ET DE COUCHE DE MELANGE TEMPORELLE 3D. ENFIN, SUR DES CALCULS DE COUCHE DE MELANGE, IL APPARAIT QUE LES CALCULS 2D SONT INCAPABLES DE RENDRE COMPTE CORRECTEMENT DES PHENOMENES PHYSIQUES (TOPOLOGIE ET STRUCTURES DE L'ECOULEMENT, EVOLUTION DES GRANDEURS MOYENNES, PROFILS STATISTIQUES). LES RESULTATS OBTENUS PERMETTENT D'ENVISAGER DE FUTURS DEVELOPPEMENTS : ETUDES DES FILTRES SUR DES MAILLAGES IRREGULIERS, EXTENSIONS DES NOUVEAUX MODELES AUX CAS ANISOTROPES ET AUX ECOULEMENTS AVEC PAROI.

APPLICATION DES TECHNIQUES DE SIMULATION DES GRANDES ECHELLES A UN ECOULEMENT EN GEOMETRIE COMPLEXE
APPLICATION DES TECHNIQUES DE SIMULATION DES GRANDES ECHELLES A UN ECOULEMENT EN GEOMETRIE COMPLEXE

Author: PHILIPPE.. MOINAT

Publisher:

Published: 1994

Total Pages: 125

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LA TECHNIQUE DE SIMULATION DES GRANDES ECHELLES EST APPLIQUEE A L'ETUDE D'ECOULEMENTS TURBULENTS EN AVAL D'UNE MARCHE EN DERAPAGE. CETTE CONFIGURATION FORTEMENT TRIDIMENSIONNELLE EST UN CAS TEST REPRESENTATIF DES GEOMETRIES COMPLEXES DE TYPE INDUSTRIEL. POUR MODELISER LES PETITES ECHELLES DE LA TURBULENCE, ON UTILISE DIFFERENTES VERSIONS DU MODELE SOUS-MAILLE DE LA FONCTION DE STRUCTURE. A HAUT NOMBRE DE REYNOLDS (60000), ON TROUVE QU'UN TOURBILLON HELICOIDAL EST FORME PAR ENROULEMENT DES COUCHES CISAILLEES QUI DECOLLENT DE LA MARCHE. L'ECOULEMENT EST QUASI-STATIONNAIRE A GRANDE ECHELLE MAIS ON MONTRE LE PROCESSUS DE DESTABILISATION DU TOURBILLON QUI CONDUIT A UNE TURBULENCE A PETITE ECHELLE. A BAS NOMBRE DE REYNOLDS (1400) CE SONT DEUX TOURBILLONS QUASI-STATIONNAIRES QUI SONT ATTACHES A L'ARETE DE LA MARCHE. LES SIMULATIONS SONT VALIDEES PAR DES COMPARAISONS QUALITATIVES ET QUANTITATIVES AUX RESULTATS EXPERIMENTAUX. LES NOMBREUSES VISUALISATIONS DES SIMULATIONS OFFRENT EN OUTRE UNE COMPREHENSION APPROFONDIE DE L'ECOULEMENT. CETTE ETUDE D'APPLICATION CONTRIBUE AU DEVELOPPEMENT DES TECHNIQUES DE SIMULATION DES GRANDES ECHELLES, LA FINALITE ETANT LA MISE AU POINT D'UN OUTIL PERFORMANT POUR LE CALCUL DES ECOULEMENTS INDUSTRIELS

Simulation numérique d'écoulements turbulents compressibles hors équilibre à l'aide de schémas multi-échelles
Simulation numérique d'écoulements turbulents compressibles hors équilibre à l'aide de schémas multi-échelles

Author: Vincent Gleize

Publisher:

Published: 1994

Total Pages: 317

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Ce mémoire relate un travail consacré à la modélisation de la turbulence à l'aide de modèles multi-échelles. Dans cette étude un modèle multi-échelles énergie/flux spectral à deux niveaux a été développé et validé dans le cadre des écoulements compressibles sur des configurations d'interactions onde de choc/couche limite turbulente. Les deux premiers chapitres sont destinés à présenter le principe des échelles multiples et situent le modèle multi-échelles par rapport aux autres modèles en un point classique en mettant en avant les faiblesses inhérentes au principe de l'échelle unique. Les chapitres 3 et 4 sont consacrés au développement général des équations de transport multi-échelles pour des fluides incompressibles dans des écoulements à fort nombre de Reynolds de la turbulence. Le chapitre 5 traite des extensions des modèles multi-échelles aux écoulements à masse volumique moyenne variable et pour les régions à faible nombre de Reynolds de la turbulence. Les chapitres 6 et 7 traitent des méthodes numériques utilisées dans cette étude et de la mise en œuvre du modèle multi-échelles ainsi que d'un modèle k-epsilon de Jones et Launder, dans des codes de calculs utilisant l'approche volumes finis. Les résultats obtenus sur des configurations bidimensionnelles et tridimensionnelles d'interaction onde de choc/couche limite sont présentés dans les chapitres 8 et 9. L'analyse de ces résultats permet d'obtenir des informations intéressantes sur le comportement spectral de la turbulence. Les comparaisons effectuées avec les données expérimentales et avec le modèle k-epsilon de Jones et Launder mettent en évidence les nettes améliorations apportées par le modèle multi-échelles notamment dans les régions d'interaction ou l'écoulement est soumis à un fort déséquilibre spectral

I) SIMULATION DE LA TURBULENCE PAR LA METHODE DES GRANDES ECHELLES II) RESOLUTION D'EQUATIONS DE LA MECANIQUE DES FLUIDES PAR LA METHODE DES INCONNUES INCREMENTALES
I) SIMULATION DE LA TURBULENCE PAR LA METHODE DES GRANDES ECHELLES II) RESOLUTION D'EQUATIONS DE LA MECANIQUE DES FLUIDES PAR LA METHODE DES INCONNUES INCREMENTALES

Author: Pascal Poullet

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Published: 1996

Total Pages: 212

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DANS CE TRAVAIL, NOUS EXPLORONS DEUX DOMAINES: LA CONCEPTION DE NOUVELLES METHODES DE SIMULATION D'ECOULEMENTS DE FLUIDES VISQUEUX INCOMPRESSIBLES ET L'ETUDE DE LA METHODE DE SIMULATION DES GRANDES ECHELLES (L.E.S.) POUR UN ECOULEMENT COMPRESSIBLE EN ETAT DE TURBULENCE HOMOGENE ISOTROPE. POUR NOTRE ETUDE DE LA L.E.S., NOUS FILTRONS LE CHAMP TOTAL DES EQUATIONS DE NAVIER-STOKES 3D ET MODELISONS L'ACTION DE LA COMPOSANTE RESIDUELLE SUR LA COMPOSANTE RESOLUE DE PLUSIEURS FACONS. DE PLUS, A PARTIR DU CONCEPT DE L'EQUATION MODIFIEE, UNE ETUDE THEORIQUE SUR NOTRE SCHEMA NUMERIQUE NOUS PERMET D'ECLAIRER L'INFLUENCE CERTAINE DE LA DISCRETISATION SUR LES MODELES DE FERMETURE. DANS UN CONTEXTE DE DEVELOPPEMENT DES METHODES DE GALERKIN NON LINEAIRE, LES INCONNUES INCREMENTALES (I.U.) ONT ETE INTRODUITES AFIN DE HIERARCHISER LES INCONNUES EN DIFFERENCES FINIES. DANS UN PREMIER TEMPS, NOUS VERIFIONS L'ASPECT DE PRECONDITIONNEUR EFFICACE DES I.U. SUR DIFFERENTS PROBLEMES MODELES ELLIPTIQUES (DIRICHLET 2D ET 3D, NEUMAN 2D). ENSUITE, APRES AVOIR RESOLU THEORIQUEMENT UNE EQUATION NON-LINEAIRE STATIONNAIRE DE TYPE NAVIER-STOKES, NOUS DEVELOPPONS PLUSIEURS METHODES IMPLICITES DE RESOLUTION ET PROUVONS L'EFFICACITE DES I.U. DANS DE NOMBREUX CAS. DANS UN DEUXIEME TEMPS, NOUS RESOLVONS NUMERIQUEMENT LES PROBLEMES DE STOKES ET NAVIER-STOKES INCOMPRESSIBLES 2D PAR UN ALGORITHME COUPLANT UNE PROJECTION ORTHOGONALE ET LA METHODE M.A.C. NOUS VALIDONS NOTRE METHODE POUR LA CAVITE ENTRAINEE POUR UN NOMBRE DE REYNOLDS DE 5000. FINALEMENT, NOUS ABORDONS LE DEVELOPPEMENT D'UNE NOUVELLE METHODE MULTI-NIVEAUX ADAPTATIVE PAR LA CREATION D'UNE NOUVELLE HIERARCHISATION D'UN MAILLAGE M.A.C., L'INTRODUCTION D'ESTIMATEURS DE DYNAMIQUE GLOBALE DE L'ECOULEMENT. AINSI, NOUS PROPOSONS DE NOUVEAUX SCHEMAS NOUS SEMBLANT ADAPTES A LA DYNAMIQUE DES ECOULEMENTS DE FLUIDES INCOMPRESSIBLES A GRAND NOMBRE DE REYNOLDS

SIMULATION DES GRANDES ECHELLES EN REGIME TRANSSONIQUE
SIMULATION DES GRANDES ECHELLES EN REGIME TRANSSONIQUE

Author: Eric Garnier (chercheur en aérodynamique).)

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Published: 2000

Total Pages: 269

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LE BESOIN D'INFORMATIONS CONCERNANT L'INSTATIONNARITE DES ECOULEMENTS S'AFFIRME DE PLUS EN PLUS POUR LES APPLICATIONS INDUSTRIELLES ET LA SIMULATION DES GRANDES ECHELLES (SGE) APPARAIT COMME UNE METHODE CAPABLE DE SATISFAIRE CES BESOINS. LE REGIME TRANSSONIQUE ETANT COURAMMENT ABORDE PAR LES APPAREILS CIVILES ET MILITAIRES, L'EXTENSION DU CHAMP D'APPLICATION DE CETTE METHODE AUX ECOULEMENTS COMPORTANT DES CHOCS SE REVELE INDISPENSABLE. D'UN POINT DE VUE NUMERIQUE, CETTE EXTENSION POSE LE PROBLEME DE LA COMPETITION ENTRE LA DISSIPATION NUMERIQUE NECESSAIREMENT INTRODUITE PAR LES SCHEMAS DITS DE CAPTURE DE CHOC (POUR GARANTIR LA STABILITE DE LA SIMULATION) ET CELLE INTRODUITE PAR LE MODELE SOUS-MAILLE QUI TIENT COMPTE DE LA CONTRIBUTION DES ECHELLES NON RESOLUES SUR LE MAILLAGE DE CALCUL SUR LES ECHELLES RESOLUES. LA PREMIERE PARTIE DE CE TRAVAIL A PU METTRE EN EVIDENCE LA PREDOMINANCE DE LA DISSIPATION NUMERIQUE SUR LA DISSIPATION ASSOCIEE AU MODELE SOUS-MAILLE DANS LE CADRE DE LA TURBULENCE HOMOGENE ISOTROPE. UNE NOUVELLE APPROCHE, BASEE SUR L'UTILISATION CONJOINTE D'UN SENSEUR CAPABLE DE DIFFERENCIER UN CHOC D'UNE FLUCTUATION TURBULENTE ET D'UN SCHEMA NUMERIQUE DE TYPE ESSENTIELLEMENT NON OSCILLANT UTILISE COMME UN FILTRE, A DONC ETE DEVELOPPEE POUR MINIMISER LA DISSIPATION NUMERIQUE. L'IDEE EST D'APPLIQUER LOCALEMENT UNE PASSE DE FILTRAGE SPATIAL A UN CHAMP TURBULENT (COMPORTANT DES DISCONTINUITES) OBTENU AU MOYEN D'UNE SGE CLASSIQUE (SCHEMA NON DISSIPATIF PLUS MODELE SOUS-MAILLE). PAR AILLEURS, UNE ETUDE DES MODELES SOUS-MAILLE DANS UN CAS D'INTERACTION CHOC/TURBULENCE HOMOGENE A PU METTRE EN EVIDENCE LES BONNES PERFORMANCES DE CEUX-CI MOYENNANT DES CONDITIONS (ASSEZ RESTRICTIVES) SUR LE MAILLAGE DE CALCUL DANS LA ZONE DU CHOC. NEANMOINS, LE GAIN EN TEMPS DE CALCUL PAR RAPPORT AUX SIMULATION NUMERIQUE DIRECTE DEMEURE TRES SENSIBLE. ENFIN, LES DEVELOPPEMENTS INTRODUITS DANS CE TRAVAIL ONT ETE VALIDES AVEC SUCCES SUR UN CAS D'INTERACTION CHOC/COUCHE LIMITE TURBULENTE BIEN DECRIT EXPERIMENTALEMENT.

APPLICATION DE MODELES DANS L'ESPACE SPECTRAL A D'AUTRES NIVEAUX DE FERMETURE EN TURBULENCE HOMOGENE
APPLICATION DE MODELES DANS L'ESPACE SPECTRAL A D'AUTRES NIVEAUX DE FERMETURE EN TURBULENCE HOMOGENE

Author: Bertrand Aupoix

Publisher:

Published: 1987

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LES FERMETURES EN DEUX POINTS, TELLES QUE LA FERMETURE EDQNM, PERMETTENT D'EVALUER LES TRANSFERTS ENERGETIQUES ENTRE MODES DE TURBULENCE; ELLES CONSTITUENT UN OUTIL APPROPRIE POUR LA CONSTRUCTION DE MODELES DE SOUS-MAILLE DANS LES SIMULATIONS DES GRANDES ECHELLES. EN TURBULENCE HOMOGENE ISOTROPE, NOUS AVONS D'ABORD PROPOSE DE COUPLER UNE SIMULATION DES GRANDES ECHELLES AVEC UN CALCUL DU SPECTRE D'ENERGIE DES PETITES ECHELLES. UN MODELE SIMPLIFIE, BASE SUR LE CONCEPT DE TRANSFERT NON LOCAL, A ENSUITE ETE DERIVE. LES MODELES CLASSIQUES SONT AINSI RETROUVES, VOIRE AMELIORES. CETTE APPROCHE A ENSUITE ETE ETENDUE AU CAS D'UNE TURBULENCE ISOTROPE SOUMISE A UNE ROTATION EN BLOC, POUR TESTER UN MODELE EDQNM PRENANT EN COMPTE LE BLOCAGE DES TRANSFERTS D'ENERGIE PAR LA ROTATION. L'EMPLOI DE LA FORMULATION NON LOCALE A ENFIN ETE VALIDE DANS LE CAS DE LA TURBULENCE HOMOGENE ANISOTROPE POUR METTRE EN EVIDENCE LE PHENOMENE DE RETOUR D'ANISOTROPIE DES PETITES ECHELLES VERS LES GRANDES ECHELLES. L'APPROCHE SPECTRALE PERMET AUSSI D'AMELIORER LES FERMETURES EN UN POINT. DE NOMBREUSES SIMULATIONS AVEC LE MODELE EDQNM NOUS ONT CONDUIT A UNE CORRECTION DE L'EQUATION POUR LE TAUX DE DISSIPATION PRENANT EN COMPTE LA ROTATION. LES METHODES INTEGRALES SPECTRALES, BASEES SUR DES FORMES DE SPECTRE SIMPLIFIEES, NOUS ONT PERMIS D'AMELIORER L'EQUATION DE TRANSPORT POUR LE TAUX DE DISSIPATION EN FAISANT APPARAITRE DE NOUVEAUX TEMPS CARACTERISTIQUES ET DE METTRE EN EVIDENCE LE ROLE DE DIFFERENTS PHENOMENES DANS LES MODELES MULTI-ECHELLES

Simulation des grandes échelles d'écoulements turbulents compressibles en conduit courbe chauffé
Simulation des grandes échelles d'écoulements turbulents compressibles en conduit courbe chauffé

Author: Cécile Münch

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Published: 2005

Total Pages: 137

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Les caractéristiques de l'écoulement turbulent et les transferts thermiques se développant dans un conduit chauffé sont étudiés à l'aide de la technique de Simulation des Grandes Echelles (SGE). Les canaux de refroidissement placés dans les parois des moteurs de fusée constituent l'une des applications industrielles. Nous considérons une géométrie simplifiée consistant en un conduit courbe de section rectangulaire. Les équations de Navier-Stokes instationnaires filtrées sont résolues par un schéma numérique compact, prédicteur-correcteur, d'ordre deux en temps et quatre en espace. Le modèle sous maille utilisé est celui de la fonction de structure sélective. Les résultats obtenus mettent en évidence le développement d'un écoulement secondaire intense lié au gradient de pression radial apparaissant dans la partie courbe. Ces flux secondaires s'organisent sous la forme de deux cellules contra-rotatives quasi-stationnaires de type Ekman près de la paroi convexe. Sur la paroi concave, il apparaît des tourbillons instationnaires de type Görtler. Cet écoulement complexe est caractérisé par des phénomènes de balayage et d'éjection directement corrélés aux transferts de chaleur entre le fluide et les parois courbes chauffées. Ceci provoque de fortes variations transverses du nombre de Nusselt qui pourraient conduire à une dégradation de la paroi chaude. Nous évaluons l'influence des paramètres géométriques et physiques sur l'écoulement ainsi que sur les transferts thermiques et nous proposons une solution pour homogénéiser les échanges de chaleur par contrôle passif.

DEVELOPPEMENT D'UN NOUVEAU MODELE DYNAMIQUE POUR LA TURBULENCE
DEVELOPPEMENT D'UN NOUVEAU MODELE DYNAMIQUE POUR LA TURBULENCE

Author: JEAN-PHILIPPE.. LAVAL

Publisher:

Published: 1999

Total Pages: 216

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NOUS AVONS MIS AU POINT UN MODELE DE TURBULENCE BASE SUR UN DEVELOPPEMENT ASYMPTOTIQUE DES EQUATIONS DE NAVIER-STOKES DANS L'HYPOTHESE DE NON-LOCALITE DES INTERACTIONS AUX PETITES ECHELLES. CE MODELE FOURNIT UNE EXPRESSION DU TENSEUR DE REYNOLDS VIA UNE ESTIMATION DES VITESSES SOUS-MAILLES AU LIEU DES CORRELATIONS DE VITESSES COMME C'EST LE CAS POUR LA MAJORITE DES MODELES. LE MODELE SE PRESENTE SOUS LA FORME D'UN COUPLAGE DE DEUX EQUATIONS : UNE POUR LES ECHELLES RESOLUES QUI DEPEND DU TENSEUR DE REYNOLDS ENGENDRE PAR LA DYNAMIQUE DES ECHELLES SOUS-MAILLES ET UNE POUR LES ECHELLES SOUS MAILLES QUI EST UTILISEE POUR CALCULER LE TENSEUR DE REYNOLDS. L'HYPOTHESE DE NON-LOCALITE DES INTERACTIONS AUX ECHELLES SOUS-MAILLES PERMET DE MODELISER LEUR EVOLUTION PAR UNE EQUATION LINEAIRE INHOMOGENE OU LE TERME DE FORCAGE PROVIENT DE LA CASCADE D'ENERGIE DES ECHELLES RESOLUES VERS LES ECHELLES SOUS-MAILLES. CE MODELE A ETE MIS EN UVRE EN UTILISANT UNE DECOMPOSITION DES ECHELLES SOUS-MAILLES SUR DES MODES DE GABOR ET IMPLEMENTE NUMERIQUEMENT DANS LE CAS 2D AVEC CONDITIONS AUX LIMITES PERIODIQUES. UNE METHODE PARTICULAIRE (PIC) A ETE UTILISEE POUR L'INTEGRATION DES ECHELLES SOUS-MAILLES. LES RESULTATS ONT ETE COMPARES A DES RESULTATS DE SIMULATIONS DIRECTES DANS PLUSIEURS CAS D'ECOULEMENTS TYPIQUES. LE MODELE A EGALEMENT ETE APPLIQUE AUX CAS DES ECOULEMENTS PLANS PARALLELES. UNE ANALYSE THEORIQUE DES EQUATIONS OBTENUES PERMET UNE DESCRIPTION DES PROFILS MOYENS DE VITESSES EN ACCORD AVEC LES RESULTATS EXPERIMENTAUX ET LES RESULTATS ANALYTIQUES BASES SUR L'ETUDE DES SYMETRIES DES EQUATIONS DE NAVIER-STOKES. LES DOMAINES D'APPLICATION ET LES AMELIORATIONS POSSIBLES DE CE MODELE SONT DISCUTES EN CONCLUSION.