Simulation des grandes échelles de la turbulence de la région de proche paroi et des écoulements décollés

• Auteur / Autrice : Yves Dubief
• Direction : Marcel Lesieur
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mécanique des fluides et transferts
• Date : Soutenance en 2000
• Etablissement(s) : Grenoble INPG

Mots clés

Mots clés libres

Physique

Domaines classiques de la physique (y compris les applications)

Structure turbulence

Modelisation

Echelle grande

Ecoulement transsonique

Couche cisaillee

Couche melange

Decollement ecoulement

Detachement tourbillonnaire

Turbulence parietale

Rainure

Systeme commande

Simulation numerique

Résumé

Ce travail traite de la manipulation de la turbulence des ecoulements parietaux et des ecoulements decolles sur la base de simulations des grandes echelles. Un code a ete developpe pour resoudre les equations de navier-stokes compressibles dans des geometries complexes grace a une combinaison de methodes de type volumes finis et une technique multi-domaines precise. La manipulation de la turbulence de paroi est realisee dans un canal dont une des parois comporte de fines rainures transversales largement espacees. La simulation effectuee a faible nombre de reynolds mesure une reduction de la trainee totale. L'etude statistique montre une diminution des tourbillons coherents de proche paroi directement lies a la generation du frottement parietal. Les interactions entre le fluide piege dans la cavite et les tourbillons semblent etre la cause de ce phenomene. Une experience de controle de la turbulence modelisant grossierement cette interaction accredite cette hypothese. Les evenements lies a l'impact d'une couche de melange sur une paroi sont etudies dans le cadre d'un ecoulement transsonique decolle au dessus d'une cavite tri-dimensionnelle. La simulation permet de retrouver les frequences typiques de la couche de melange fournies par des donnees experimentales. Les visualisations instantanees mettent en valeur la relation entre les tourbillons crees par le decollement et des evenements violents de la pression parietale qui peuvent produire des vibrations structurelles. En complement a ces travaux, une etude comparative est menee sur l'application d'une procedure dynamique aux modeles sous-maille utilises pour les ecoulements de paroi. Une methode de generation de la turbulence est egalement testee pour les couches limites compressibles.