Prise en compte de l'intermittence de frontière dans la modélisation des écoulements cisaillés turbulents

• Auteur / Autrice : Nathalie Bousquet
• Direction : Jean-Bernard Cazalbou
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Dynamique des fluides
• Date : Soutenance en 1999
• Etablissement(s) : Toulouse, INPT

Mots clés

Mots clés contrôlés

Simulation, Méthodes de

Modèles mathématiques

Sillage (dynamique des fluides)

Couche limite

Turbulence

Résumé

Le modèle (k, e, γ) de Cho & Chung qui prend en compte le phénomène d'intermittence de frontière a été choisi comme étant celui qui allie le mieux efficacité et simplicité. En effet, il n'inclut pas de moyenne conditionnées mais une équation de transport pour le facteur d'intermittence dont les effets sont explicitement incorporés dans le modèle (k, e). Les résultats que nous avons obtenus avec les modèle (k,e, γ) dans le cas du sillage avec et sans gradient de pression sont très convaincants avec un raccord avec l'écoulement libre qui s'effectue de manière progressive en parfait accord avec l'expérience. Nous avons pu montrer de surcroît que le modèle admet une solution faible à l'interface, ce qui garantit un bon comportement vis-à-vis des conditions aux limites de champ libre. Une formulation à faible nombre de Reynolds de turbulence du modèle (k, e, γ) a été ensuite proposée pour l'étendre aux écoulements de paroi. Mais la nécessité de le recaler dans cette configuration a montré que la bonne généralité du modèle originel de Cho & Chung est perdue. De plus, malgré les modifications apportées, le modèle est sujet aux mêmes défaillances en situation décélérée que le modèle (k, e)(surestimation du coefficient de frottement et chute de la zone logarithmique). Nous avons alors proposé le modèle (k, ew, γ) en rajoutant dans l'équation de la dissipation un terme supplémentaire inspiré du modèle (k, w) de Wilcox. Malgré une légère sous-estimation de la composante sillage relevée dans le calcul des écoulements de paroi décélérés hors équilibre, le nouveau modèle (k,ew, γ) simule parfaitement les écoulements décélérés en équilibre sans les défaillances observées avec le modèle (k, e).