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Analytical and numerical vortex methods to model separated flows

• Auteur / Autrice : Federico Gallizio
• Direction : Luca Zannetti, Angelo Iollo
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mécanique des fluides et mathématiques appliquées
• Date : Soutenance le 24/04/2009
• Etablissement(s) : Bordeaux 1 en cotutelle avec Politecnico di Torino
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale des sciences physiques et de l’ingénieur (Talence, Gironde ; 1995-....)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Éoliennes à axe vertical

Équations de Navier-Stokes

Équations d'Euler

Tourbillons (mécanique des fluides)

Mots clés libres

Mécaniques des fluides

Mathématiques appliquées

Ecoulements détachés

Dynamiques de la vorticité

Transformations conformes

Frontieres immergées

Pénalisation

Contrôle de sillage

Turbines éoliennes

Résumé

Le problème de la mécanique des fluides, concernant les écoulements décollés derrière des obstacles immobiles ou en mouvement, est traité par l’étude de deux sujets: a) recherches sur l’existence de solutions stationnaires des equations d’Euler et Navier-Stokes pour grands nombres de Reynolds, au-delà des corps caractérisés par pointes ou singularités géométriques; b) analyse du sillage non stationnaire derrière une turbine à axe vertical (VAT). L’étude de ces deux différents régimes d’écoulements, concernant le phénomène du détachement derrière corps émoussés ou profils alaires à haut angle d’incidence, a permis la mise au point de plusieurs techniques analytiques et numériques basées sur le champ de vorticité.

The problem of the separated flows dynamics past obstacles at rest or moving bodies is addressed by means of the study of two topics a) investigation on the existence of some steady solutions of the Euler equations and of the Navier-Stokes equations at large Reynolds number, past bodies characterized by a cusp; b) analysis of the unsteady wake behind a Vertical Axis Turbine (VAT). The survey of such different flow regimes related to the separation phenomenon past bluff bodies or bodies at incidence allowed to devise several numerical and analytical techniques based on the evaluation of the vorticity field.