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Modélisation de la turbulence en situation instationnaire par approches URANS et HYBRIDE RANS-LES. Prise en compte des effets de paroi par pondération elliptique

TitleModélisation de la turbulence en situation instationnaire par approches URANS et HYBRIDE RANS-LES. Prise en compte des effets de paroi par pondération elliptique
Publication TypeThesis
Year of Publication2007
AuthorsFadai-Ghotbi, A
DegreePhD Thesis, Université de Poitiers
UniversityUniversité de Poitiers
CityPoitiers
KeywordsBas-Reynolds, Blocage, Canal, Ecoulement de proche paroi, Effet non-local, Equation de la dissipation, Marche descendante, Modèle aux tensions de Reynolds, Modèle hybride RANS-LES non-zonal, Modèle PITM, Modélisation de la turbulence, Moyenne de Reynolds, Pondération elliptique, Relaxation elliptique, Simulation URANS, Théorie spectrale de la turbulence et Filtrage temporel
AbstractL'objectif de ce travail est de prendre en compte les instationnarités naturelles à grande échelle dans les écoulements décollés et à un coût plus faible que la LES, tout en s'intéressant à la modélisation des effets de paroi par des modèles statistiques au second ordre. S'inspirant des approches de Durbin, le modèle à pondération elliptique EB-RSM reproduit l'effet non-local de blocage, en résolvant une équation différentielle sur le terme de pression. La limite à deux composantes de la turbulence est bien prédite en canal. Ce modèle est appliqué à la marche descendante, dans une approche URANS. Nous avons montré que les erreurs numériques peuvent être suffisantes pour exciter le mode le plus instable de la couche cisaillée, et aboutir à une solution instationnaire. La solution est stationnaire quand on raffine le maillage, rendant l'URANS peu fiable. Récemment, Schiestel \& Dejoan ont proposé le modèle hybride non-zonal PITM. Le coefficient $C_{\e_2}$ de l'équation de la dissipation devient fonction de la coupure dans le spectre, et la valeur $C_{\e_1}=3/2$ est déduite par ces auteurs. Nous avons donné une formulation plus générale où la valeur de $C_{\e_1}$ est quelconque. Pour offrir un formalisme plus cohérent aux modèles hybrides non-zonaux dans les écoulements de paroi, une approche basée sur un filtrage temporel est proposée. Enfin, l'adaptation du modèle EB-RSM dans un cadre hybride a été réalisée. Les résultats en canal sont encourageants : la transition continue d'un modèle RANS en proche paroi à une LES au centre du canal est mise en évidence. Le transfert d'énergie des échelles modélisées vers celles résolues est bien reproduit quand on raffine le maillage.
URLhttp://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00163592/en/