Nouvelles approches dans la modélisation au second ordre de la turbulence en rotation

New tendencies in the second order modeling of rotating turbulence

• Auteur / Autrice : Victor Wizman
• Direction : Claude Cambon
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance en 1996
• Etablissement(s) : Ecully, Ecole centrale de Lyon

Mots clés

Mots clés contrôlés

Reynolds, Nombre de

Turbulence

Résumé

Les modélisations classiques au second ordre, pour lesquelles le déviateur du tenseur de Reynolds constitue l'unique variable tensorielle dans le développement des fermetures sont mise en défaut pour le problème simple d'une turbulence homogène sans production turbulente en rotation en bloc. La description classique de l'anisotropie est insuffisante, et l'information clé nécessaire pour capter les effets linéaires de la rotation est contenue dans deux tenseurs internes supplémentaires. Un modèle de turbulence susceptible de reproduire ces effets, et plus généralement le comportement dit de distorsion rapide se doit de transporter l'ensemble de ces quantités. La complexité d'une telle approche pour l'industriel a conduit à étudier des variantes simplifiées qui font l'objet principal de ce travail de thèse. En particulier, un modèle de structure (w. C. Reynolds, stanford) s'est appuyé sur un modèle amont capable de reproduire le comportement de distorsion rapide, ou le champ turbulent global est reconstitué à partir de tourbillons élémentaires compose de particules véhiculant un ensemble de propriétés. Cette approche a été appliquée à la construction d'un modèle original pour la partie linéaire des corrélations pression-déformation. Ce modèle fait intervenir des nouvelle variables, appelées variables de structure, pour lesquelles des équations de transport ont été formulées. L'application du modèle a de multiples cas sévères dans le cadre de la distorsion rapide laisse des résultats très prometteurs. L'extension du modèle aux déformations lentes, via l'introduction de termes stochastiques aléatoires dans les équations régissant le mouvement des particules, montre cependant quelques lacunes dans la prise en compte des interactions entre les différentes échelles du mouvement. Le cadre plus général de la turbulence inhomogène requiert d'autre part une attention particulière dans le traitement numérique réservé aux variables de structure, surtout dans le couplage avec l'opérateur elliptique de relaxation pour l'extension du modèle jusqu'aux zones de l'écoulement de proche paroi.