DEFINITION ET REALISATION D'UN OUTIL DE CALCUL APTE A DECRIRE DES ECOULEMENTS TRIDIMENSIONNELS COMPLEXES SEMI-CONFINES, A BASE ESSENTIELLEMENT DE JETS TRES VOISINS ET SOUMIS A UN ECOULEMENT EXTERIEUR. RESOLUTION DES EQUATIONS DE NAVIER-STOKES POUR UN FLUIDE VISQUEUX INCOMPRESSIBLE. ON UTILISE LES TECHNIQUES "D'ECLATEMENT" D'OPERATEUR SUR DEUX PLANS DIFFERENTS: SEPARATION VITESSE-PRESSION ET SEPARATION DES DIRECTIONS D'ESPACE
CE TRAVAIL CONCERNE LA RESOLUTION NUMERIQUE DES EQUATIONS DE NAVIER-STOKES POUR UN ECOULEMENT INCOMPRESSIBLE TURBULENT. POUR UN CHOIX DE COORDONNEES CURVILIGNES, LA THESE SE DIVISE EN DEUX PARTIES (PREMIERE PARTIE: FORMULATION CONVECTIVE; DEUXIEME PARTIE: FORMULATION CONSERVATIVE). LA FORMULATION CONVECTIVE EST TRAITEE PAR LE MODE PARTIELLEMENT PARABOLIQUE ET LE COUPLAGE VITESSE-PRESSION UTILISE UNE METHODE DE CORRECTION DE PRESSION (PROCEDURE SIMPLER). LE SOLVEUR DE PRESSION EMPLOI UN ALGORITHME DE GRADIENTS CONJUGUES PRECONDITIONNE PAR UN LU INCOMPLET OU LES INVERSIONS SONT REALISEES PAR DES SERIES DE NEUMANN A NOMBRE DE TERMES FINIE. DEUX APPLICATIONS SONT CONSIDEREES. L'UNE EST LE PROBLEME AXISYMETRIQUE DE L'INTERACTION HELICE-CARENE (EXPERIENCES DU DTRC) OU LE PROPULSEUR EST MODELISE PAR UNE THEORIE DE DISQUE ACTUATEUR. L'AUTRE (EXPERIENCES DU DLR) CORRESPOND A L'ECOULEMENT TURBULENT AUTOUR DE L'ELLIPSOIDE DE REVOLUTION A 10 DEGRES D'IUNCIDENCE (RE=7.2 MILLIONS). LES COMPARAISONS SONT EN ACCORD AVEC LES EXPERIENCES POUR LE PREMIER CAS ET METTENT EN EVIDENCE, DANS LE DEUXIEME CAS, LE BESOIN DE SE DEBARASSER DE CONDITIONS INITIALES ET LES PROBLEMES DE CONVERGENCE LIES A LA TECHNIQUE DE CORRECTION DE PRESSION. CELA JUSTIFIE LE DEVELOPPEMENT DE LA FORMULATION CONSERVATIVE. CETTE FORMULATION REPOSE SUR UN TRAITEMENT ELLIPTIQUE, LA TECHNIQUE DE CORRECTION DE PRESSION SUIT ALORS L'APPROCHE DE LA PROCEDURE PISO. LES CALCULS SONT MENES POUR L'ECOULEMENT LAMINAIRE COMPLET AUTOUR DE L'ELLIPSOIDE DE REVOLUTION A 10 DEGRES D'INCIDENCE (RE=1.6 MILLIONS). LES RESULTATS SONT MEILLEURS MALGRE UN MANQUE DE NOMBRE DE POINTS DE DISCRETISATION. CE TRAVAIL EVOQUE AUSSI (EN ANNEXES) LES PROBLEMES INHERENTS A LA DISCRETISATION DES EQUATIONS DE QUANTITE DE MOUVEMENT ET PROPOSE QUELQUES TECHNIQUES POUR AMELIORER LA QUALITE DES SCHEMAS NUMERIQUES
On s'intéresse à la résolution numérique des équations de la mécanique des fluides pour un écoulement, incompressible, visqueux, isotherme, bidimensionnel. La discrétisation temporelle est effectuée en utilisant une formulation d'Euler-Lagrange est une discrétisation de type différences finies: méthode à deux demi-pas fractionnaires principaux. La discrétisation spatiale est de type éléments finis. Afin de pouvoir mailler aisément des configurations géométriques diverses, le domaine de calcul est subdivisé en éléments triangulaires à trois nœuds où la vitesse est linéaire et la pression constante, élément pouvant se raccorder avec des éléments quadrilatères où la vitesse est bilinéaire. Le maillage engendré est non structuré. Le système linéaire fournissant le «champ de pression, obtenu en écrivant que l'équation de continuité est satisfaite pour tout élément est, avec ce type de discrétisation spaciale, singulier. Deux principales méthodes permettant d'éviter cette singularité sont présentées: la méthode de pseudo-compressibilité et la méthode de pénalité. L'équation de continuité n'est plus exactement satisfaite. Le code de calcul réalisé, utilisant la méthode de pénalité, est opérationnel et a permis d'effectuer de nombreux essais fixant les limites d'utilisation de cette méthode
