Etude des modèles à bas nombre de Reynolds pour la simulation numérique des écoulements turbulents compressibles de proche paroi avec et sans interaction de choc

• Auteur / Autrice : Irman Yudiana
• Direction : Marc Buffat
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mécanique des fluides
• Date : Soutenance en 1996
• Etablissement(s) : Ecully, Ecole centrale de Lyon

Mots clés

Mots clés contrôlés

Ondes de choc

Couche limite turbulente

Reynolds, Nombre de

Mécanique des fluides

Résumé

Ce travail se place dans le cadre de l'étude des écoulements turbulents compressibles au sein du Laboratoire de Mécanique des Fluides et d'Acoustique de l'Ecole Centrale de Lyon. Les travaux antérieurs ont montré que le modèle de turbulence de type k — ε standard couplé avec des lois de paroi était incapable de prédire correctement les écoulements compressibles avec recirculation. Dans ce travail, on se propose d'introduire des modélisations tenant compte de deux paramètres physiques supplémentaires pour améliorer les prédictions de tels écoulements: l'effet de bas nombre de Reynolds et l'effet de compressibilité. Ainsi, nous avons étudié différentes versions du modèle k — ε à bas nombre de Reynolds, ainsi que d'autres modèles à deux équations, tels que les modèles k — ω, k — R et k — l. Ces modèles ont ensuite été appliqués pour étudier les deux problèmes suivants : -La simulation des couches limites turbulentes compressibles. -La simulation des interactions supersoniques entre une onde de choc et une couche limite turbulente. Ces deux phénomènes jouent un rôle prépondérant dans de nombreuses situations tant en aérodynamique interne qu'en aérodynamique externe. C'est pourquoi il est important de pouvoir prédire correctement les caractéristiques de tels écoulements. Nous verrons que les modèles à bas nombre de Reynolds apportent une nette amélioration de prédiction du décollement de l'écoulement. Par ailleurs, les résultats de simulation montrent également que des modélisations des effets de compressibilité ont pour effet d'élargir la zone de recirculation.

This work has been carried out within the context of the study of compressible turbulent flows at La-boratoire de Mecanique des Fluides et d'Acoustique de l'Ecole Centrale de Lyon. Previous work have shown that the standard k — e turbulence model coupled with wall functions had not been able to predict correctly flows with separation. In the present study, we have used some models taking into account two additional physical parameters: low Reynolds effects and compressibility effects. So, we have studied different versions of low Reynolds k — e models, as well as others two equation models such as k — w, k — R and k — I models. Then, these models have been used to study these two problems: - Simulation of turbulent compressible boundary layers. - Simulation of shock wave/turbulent boundary layer interactions. The two phenomena play a dominant role in internal as well as external aerodynamics. So, it is important to be able to predict correctly characteristics of such flows. It is seen that low Reynolds models bring a clear improvement on prediction of separation flows. On the other hand, the results show that compressibility modeling leads to growing recirculation bubble