Modèles variationnels dynamique et hybride pour la simulation numérique d'écoulements turbulents

Dynamic and hybrid variational models for the simulation of turbulent flows

• Auteur / Autrice : Carine Moussaed
• Direction : Bruno Koobus
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mathématiques et modélisation
• Date : Soutenance le 18/12/2013
• Etablissement(s) : Montpellier 2
• Ecole(s) doctorale(s) : Information, Structures, Systèmes (Montpellier ; École Doctorale ; 2009-2014)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut Montpelliérain Alexander Grothendieck (Montpellier ; 2003-....)
• Jury : Président / Présidente : Alain Dervieux
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Bruno Koobus, Alain Dervieux, Guillaume Houzeaux, Boniface Nkonga, Fabien Marche, Maria Vittoria Salvetti, Mariano Vasquez, Stephen F. Wornom
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Guillaume Houzeaux, Boniface Nkonga
• DOI : 10.70675/c03a2f6cz6d08z4432zb80bze43b89318fdf

Mots clés

Mots clés contrôlés

Méthode des éléments finis

Méthodes de volumes finis

Analyse numérique

Turbulence

Simulation par calculateur hybride

Mots clés libres

Éléments finis/volumes finis

Maillage non structuré

Approche VMS-LES

Approche hybride RANS/VMS-LES

Procédure dynamique

Méthode de Schwarz deux-Niveau

Finite element/finite volume

Non structured mesh

VMS-LES aproach

RANS/VMS-LES hybrid approach

Dynamic procedure

Two-Level Schwarz algorithm

Résumé

Ce travail est une contribution à la simulation numérique d'écoulements turbulents dans un but d'application industrielle. Nous nous intéressons dans un premier temps à une nouvelle combinaison ''VMS-LES/procédure dynamique'' pour la simulation d'écoulements autour de cylindres circulaire et carré. L'approche VMS-LES mise en œuvre a pour originalité d'utiliser une procédure de moyennage sur des volumes finis agglomérés dans le but de séparer les échelles, l'approche dynamique étant celle introduite par Germano en LES. Une approche hybride RANS/VMS-LES est ensuite évaluée sur le problème du cylindre circulaire à des nombres de Reynolds élevés. Cette approche introduit un paramètre d'hybridation qui selon la résolution locale de grille privilège le modèle RANS ou celui VMS-LES. Enfin, les performances d'un algorithme de Schwarz deux-niveau, qui utilise les méthodes de déflation et de balancing, sont examinées d'un point de vue efficacité et scalabilité dans le cas de simulations VMS-LES.

This work is a contribution to the numerical simulation of turbulent flows with the aim of industrial application. At first, we focus on a new combination ''VMS-LES/dynamic procedure'' for the simulation of flows around circular and square cylinders. The VMS-LES approach adopted in this work is original in using an averaging procedure over agglomerated finite volumes in order to separate the scales, the dynamic approach being the one introduced by Germano in LES. A RANS/VMS-LES hybrid approach is then evaluated on the circular cylinder test case at high Reynolds numbers. This approach introduces a hybridization parameter which privileges the RANS model or the VMS-LES model according to the grid resolution. Finally, the performance of a two-level Schwarz algorithm, which uses the deflation and balancing methods, are examined in terms of efficiency and scalability in the context of VMS-LES simulations.