Simulation numérique d'écoulements autour de corps non profilés par des modèles de turbulence hybrides et un schéma multirate

Numerical simulation of flows around bluff bodies with hybrid models and a multirate scheme

• Auteur / Autrice : Emmanuelle Itam
• Direction : Bruno Koobus
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mathématiques et modélisation
• Date : Soutenance le 30/11/2017
• Etablissement(s) : Montpellier
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Information, Structures, Systèmes (Montpellier ; 2015-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut Montpelliérain Alexander Grothendieck (Montpellier ; 2003-....)
• Jury : Président / Présidente : Alain Dervieux
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Bruno Koobus, Alain Dervieux, Héloïse Beaugendre, Boniface Nkonga, Vanessa Lleras
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Héloïse Beaugendre, Boniface Nkonga

Mots clés

Mots clés contrôlés

Simulation par ordinateur

Turbulence

Mots clés libres

Eléments finis/volumes finis

Maillage non structuré

Vms-Les

Modèles de turbulence hybrides

Cylindre seul et cylindres en tandem

Schéma multirate

Finite element/finite volume

Unstructured grid

Vms-Les

Hybrid turbulence model

Single cylinder and cylinders in tandem

Multirate scheme

Résumé

Ce travail est une contribution à la simulation numérique d'écoulements turbulents autour de corps non profilés. Après avoir précisé les ingrédients numériques et les modèles de turbulence utilisés dans nos simulations, nous présentons une étude sur l'évaluation des effets de la procédure dynamique des modèles de sous-maille dans un modèle VMS-LES et une approche hybride RANS/VMS-LES. Des problèmes d'écoulements autour d'un cylindre seul et en tandem sont considérés. Nous étudions ensuite le comportement de modèles de turbulence hybrides pour la simulation d'écoulements en régime sous-critique autour d'un cylindre circulaire. Le calcul de l'écoulement autour d'un cylindre de section rectangulaire par l'approche VMS-LES est aussi présenté. Enfin, dans une dernière partie, après avoir fait une revue des travaux importants sur les schémas d'avancement en temps multirate, nous proposons une nouvelle approche explicite multirate par agglomération de volumes finis que nous appliquons à des calculs d'écoulements turbulents complexes en utilisant un modèle de turbulence hybride.

This work is a contribution to the numerical simulation of turbulent flows around bluff bodies. After specifying the numerical ingredients and the turbulence models used in our simulations, we present a study on the impact of the dynamic sub-grid scale modeling in VMS-LES model and a RANS/VMS-LES hybrid turbulence approach. Simulations of flows around a cylinder and a tandem are performed. Next, we assess the behaviour of some hybrid turbulence models for the simulation of flows around a circular cylinder in the subcritical regime. The computation of the flow around a rectangular cylinder with the VMS-LES approach is also presented. At last, after a review of some important works on multirate time advancing schemes, we propose a new volume-agglomeration explicit multirate approach that is applied to the computation of complex turbulent flows by a hybrid turbulence model.