Simulation numérique des écoulements turbulents dilatables avec la méthode des éléments finis : application à l'étude des écoulements stratifiés fortement chauffés ou refroidis

Numerical simulation of dilatable turbulent flows with the finite element method: application to the case of a strongly heated or cooled stratified flows

• Auteur / Autrice : Abdeljalil Laassibi
• Direction : Denis Jeandel
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance en 1992
• Etablissement(s) : Ecully, Ecole centrale de Lyon

Mots clés

Mots clés contrôlés

Anisotropie

Turbulence

Résumé

L'objectif de cette étude est de simuler numériquement le comportement des écoulements turbulents dilatables par la méthode des éléments finis. Le choix de la méthode a été adopté pour divers aspects numériques, entre autres sa capacité à décrire les géométries complexes. Après traitement statistique des équations de conservation de la masse, quantité de mouvement et l'équation d'énergie, l'analyse conduit naturellement au problème de fermeture des termes traduisant les effets de compressibilité. Tout d'abord quelques approximations de base ont été introduites afin d'analyser les termes liés aux fluctuations de masse volumique. Ensuite deux types de modélisation ont été établis pour le terme traduisant l'effet d'interaction entre les fluctuations de masse volumique et le gradient de pression moyenne. L’étude montre entre autres, le rôle joué par ce gradient pour les écoulements pesants. Enfin, l'insuffisance du modèle classique (k-) (basé sur des scalaires dont aucun n'est représentatif de l'anisotropie) nous a conduit à formuler un modèle algébrique simple tenant compte de l'effet anisotrope de la gravité sur la turbulence. Les applications traitées concernent l'épanouissement d'un jet chaud dans l'atmosphère au repos et l'étude du comportement de la couche atmosphérique cinématique et thermique. Les résultats obtenus ont été confrontés à des expériences ou à des calculs tirés de littérature.