Modelisation au second ordre et simulation numerique des ecoulements turbulents a volume variable

Second order turbulence modelling and numerical simulation of volume variable turbulent flows

• Auteur / Autrice : THIERRY AURIER
• Direction : C. REY
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance en 1995
• Etablissement(s) : Nantes

Résumé

Contribution originale a l'analyse et a la simulation numerique des ecoulements turbulents a volume variable. Approche theorique. L'analyse et la simulation numerique des ecoulements turbulents a volume massique variable necessitent une description mathematique de l'evolution des grandeurs physiques en grandeur moyenne. La resolution soutend de mettre en place un systeme ferme d'equations statistiquement moyennees decrivant correctement l'evolution de l'ecoulement de tels fluides. La presence du volume massique accroit considerablement la complexite structurelle d'un tel systeme, introduisant notamment un fort couplage entre toutes les equations. L'ecriture des equations de bilan par unite de masse en moyenne statistique de reynolds conduit a la proposition d'un systeme mathematiquement approprie a l'analyse des ecoulements a masse volumique variable. L'utilisation d'un operateur centre nous permet de identifier les differents phenomenes physiques presents dans les ecoulements turbulents, enrichissant l'analyse et la modelisation. On degage une structure mathematique remarquable des equations de bilan, en mettant particulierement en relief le role de la fluctuation de volume. Nous proposons alors un systeme d'equation entierement ferme au second ordre complete par une demarche originale de construction de modeles equivalents de turbulence utilisant la complementarite de deux processus statistiques d'analyse des ecoulements compressibles. Simulation numerique. La simulation numerique d'un jet plan chauffe hors hypothese de boussinesq permet de valider la demarche de fermeture turbulente. Ces resultats sont obtenus a partir de l'ecriture et la stabilisation d'un nouveau code de calcul quetzal. Les premiers resultats mettent en evidence l'action determinante de la variation et de la fluctuation de volume sur les echelles caracteristiques de l'ecoulement ainsi que sur sa structure turbulente