Développement d'une méthode hybride RANS-LES temporelle pour la simulation de sillages d'obstacles cylindriques

Developement of a hybrid RANS/Temporal LES approach for the simulation of flows around cylindrical obstacles

• Auteur / Autrice : Thanh Tinh Tran
• Direction : Rémi Manceau
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mécanique des milieux fluides
• Date : Soutenance le 28/03/2013
• Etablissement(s) : Chasseneuil-du-Poitou, Ecole nationale supérieure de mécanique et d'aérotechnique en cotutelle avec Institut Polytechnique (Ho Chi Minh-Ville, Vietnam)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences et ingénierie des matériaux, mécanique, énergétique et aéronautique (Poitiers ; 2009-2018)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Pôle poitevin de recherche pour l'ingénieur en mécanique, matériaux et énergétique - PPRIMME (Poitiers) - Institut Pprime / PPRIME
• Jury : Président / Présidente : Jacques Borée
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Sylvain Lardeau, Anh Thi Nguyen, Éric Lamballais, Rodolphe Perrin
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Marianna Braza, Azeddine Kourta

Mots clés

Mots clés contrôlés

Simulation, Méthodes de

Mécanique des fluides

Sillage (dynamique des fluides)

Modèles mathématiques

Turbulence

Mots clés libres

RANS

Hybride RANS/LES

Filtrage temporel

Cylindres à section carrée

Cylindres à section rectangulaire

RANS

Hybrid RANS/LES modelling

Temporal filtering

Suqred section cylinders

Rectangular cross-sectioned cylinders

Résumé

Dans le domaine de la modélisation des écoulements turbulents, les approche hybrides RANS/LES ont reçu récemment beaucoup d’attention car ils combinent le coût de calcul raisonnable du RANS et la précision de la LES.Parmi elles, le TPITM (Temporal Partially Integrated Transport Model) est une approche hybride RANS/LES temporelle qui surmonte les inconsistances du raccordement continu du RANS et de la LES grâce à un formalisme de filtrage temporel. Cependant, le modèle TPITM est relativement difficile à mettre en œuvre et, en particulier, nécessite l’utilisation d’une correction dynamique, contrairement à d’autres approches, notamment la DES (Detached Eddy Simulation).Cette thèse propose alors une approche hybride RANS/LES similaire à la DES, mais basée sur un filtrage temporel, déduite du modèle TPITM par équivalence, c’est-à-dire en imposant la même partition entre énergies résolue et modélisée. Ce modèle HTLES (Hybrid Temporal LES) combine les caractéristiques de la DES (facilité de mise en œuvre) et du TPITM (formalisme consistant, justification théorique des coefficients).Après calibration en turbulence homogène, l’approche est appliquée à des cas d’écoulements autour de cylindres carrés puis rectangulaires. La modélisation des tensions de sous-filtre est une adaptation au contexte hybride du modèle RANS k-wSST.

In the field of modelling of turbulent flows, hybrid RANS/LES approaches have recently received a considerable attention due to the combination of the computational cost of RANS and the accuracy of LES.Among them, TPITM (Temporal Partially Integrated Transport Model) is a hybrid RANS/Temporal LES approach that overcomes the inconsistency of the continuous bridging of RANS and LES by using a temporal filtering formalism. However, TPITIM is relatively difficult to implement and, in particular, requires a dynamic correction, contrary to other approaches, in particular DES (Detached Eddy Simulation).The present thesis then proposes a hybrid RANS/LES approach similar to DES, but based on temporal filtering, derived from TPITM using an equivalence criterion, i. e., imposing the same partition of among resolved and modeled energies. This HTLES approach (Hybrid Temporal LES) combines the characteristics of DES (ease of implementation) and of TPITM (consistent formalism, theoretical justification of the coefficients).