Analyse numérique de l'écoulement turbulent se développant derrière une marche descendante par simulation des grandes échelles PDF Download

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Author: Alexandra Danet
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Dans cette etude on presente les resultats de simulations numeriques realisees sur un ecoulement de marche descendante. L'influence de la condition aux limites amont est examinee alors que les calculs sont menes au moyen de la methode de simulation des grandes echelles. La premiere condition d'entree consideree est constituee d'un profil de vitesse moyen turbulent perturbe par un bruit blanc. Les donnees de la seconde condition d'entree sont quant a elles issues d'un calcul precurseur de couche limite turbulente. Les visualisations de l'ecoulement et l'examen des statistiques portant sur les vitesses et la pression montrent comment la couche cisaillee apres la separation est modifiee par la nature de la condition d'entree. Dans le cas de la simulation utilisant un calcul precurseur en entree, l'etude revele l'influence determinante des structures de la couche limite incidente. Notamment, on montre de qu'elle maniere les courants de basse et haute vitesses ainsi que les tourbillons quasi-longitudinaux associes sont responsables de la destabilisation precoce de la couche cisaillee, conduisant alors a la reduction de la taille de la bulle de recirculation. Pourtant, malgre les differences de conditions initiales, les ecoulements des deux simulations developpent une structure relativement similaire a l'approche du rattachement, si bien que l'influence de la condition d'entree est negligeable dans cette zone et plus loin dans l'ecoulement. Le contenu spectral des deux ecoulements est aussi examine, permettant ainsi de mettre en evidence les deux regimes d'oscillation basse frequence caracteristiques de ce type de configuration : l'oscillation du rattachement moyen et le battement de la couche cisaillee. La modification de la.

Author: FRANCK.. DELCAYRE
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Pages : 98

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L'ECOULEMENT TURBULENT EN AVAL D'UNE MARCHE DESCENDANTE EST ETUDIE PAR SIMULATION NUMERIQUE DES GRANDES ECHELLES. UNE ETUDE PREALABLE SUR LA CARACTERISATION DES TOURBILLONS COHERENTS DANS DIVERS ECOULEMENTS ACADEMIQUES EST REALISEE. ELLE A CONCLU A LA SUPERIORITE DU CHAMP DU SECOND INVARIANT DU TENSEUR DES GRADIENTS DE VITESSE POUR ISOLER CES TOURBILLONS ET PERMETTRE AINSI UN MEILLEUR SUIVI DE LA DYNAMIQUE TOURBILLONNAIRE. LA PARTIE IMPORTANTE DE CET OUVRAGE EST CONSACREE A L'ETUDE DE LA MARCHE DESCENDANTE. UNE REVUE DES PRINCIPALES ETUDES REALISEES NOUS A PERMIS DE CHOISIR UNE CONFIGURATION BIEN DOCUMENTEE EN DONNEES STATISTIQUES AFIN DE VALIDER LE CALCUL REALISE. CETTE VALIDATION AYANT ETE EFFECTUEE, NOTRE INTERET S'EST PORTE ENSUITE SUR LES SPECIFICITES DES ECOULEMENTS DECOLLES QUE L'ON RETROUVE DANS DES COMPORTEMENTS ATYPIQUES DE CERTAINES GRANDEURS MOYENNES. L'EXAMEN DES TOURBILLONS COHERENTS A FAIT L'OBJET D'UNE ATTENTION PARTICULIERE. LE COMPORTEMENT DE TOURBILLONS DE KELVIN-HELMHOLTZ A ETE MIS EN PARALLELE AVEC CELUI OBSERVE DANS LES COUCHES DE MELANGES PLANES AVEC ALTERNANCE DE TROIS REGIMES D'APPARIEMENTS DISTINCTS. DE PLUS, LA GENERATION DE TOURBILLONS EN FORME DE A PU ETRE MISE EN LUMIERE. CES TOURBILLONS, GENERES JUSTE EN AVAL DE LA MARCHE, SE REFLECHISSENT SUR LA PAROI INFERIEURE, ET SONT TRANSPORTES VERS L'AVAL TEMOIGNANT DE LA PERSISTANCE DE STRUCTURES DE GRANDE ECHELLE EN AVAL DU RATTACHEMENT. FINALEMENT, TROIS FREQUENCES DOMINANTES ONT PU ETRE CARACTERISEES ET CORRESPONDENT AUX MODES FONDAMENTAL, SOUS-HARMONIQUE ET DE BATTEMENT.

Author: Aristeu Silveira Neto
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Category : Turbulence
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Pages : 340

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UNE ETUDE STATISTIQUE ET TOPOLOGIQUE D'UN ECOULEMENT TURBULENT COMPLEXE EN AVAL D'UNE MARCHE DESCENDANTE A ETE REALISEE AU MOYEN DES TECHNIQUES DE SIMULATION DIRECTE ET DE SIMULATION DES GRANDES ECHELLES. NOUS AVONS MIS EN EVIDENCE LA FORMATION DES STRUCTURES COHERENTES QUI COMPOSENT LA COUCHE DE MELANGE BIDIMENSIONNELLE. LA SIMULATION DIRECTE A ETE UTILISEE DANS CE CAS. LES ECOULEMENTS TRIDIMENSIONNELS ONT ETE ETUDIES A L'AIDE DE LA SIMULATION DES GRANDES ECHELLES. DANS CE CAS LE MODELE SOUS-MAILLE EST UNE ADAPTATION LOCALE DANS L'ESPACE PHYSIQUE DU CONCEPT DE VISCOSITE TURBULENTE DANS L'ESPACE DE FOURIER. LA STATISTIQUE DE LA TURBULENCE EST VALIDEE AU MOYEN DES RESULTATS EXPERIMENTAUX CORRESPONDANT A UNE MARCHE PETITE. DES CALCULS SUPPLEMENTAIRES SUR UNE MARCHE HAUTE ONT PERMIS L'ETUDE TOPOLOGIQUE DES INSTABILITES PRIMAIRES ET SECONDAIRES LIEES A LA COUCHE DE MELANGE

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Category : Dissertations, Academic
Languages : en
Pages : 858

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Author: Pierre Sagaut
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Languages : fr
Pages : 256

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L'ETUDE NUMERIQUE D'ECOULEMENTS INSTATIONNAIRES DECOLLES INTERNES ET EXTERNES DE FLUIDE VISQUEUX INCOMPRESSIBLE A ETE EFFECTUEE PAR LA TECHNIQUE DE SIMULATION DES GRANDES ECHELLES. ON A RESOLU POUR CELA LES EQUATIONS DE NAVIER-STOKES EXPRIMEES EN VARIABLES VITESSE-PRESSION SUR DES MAILLAGES CARTESIENS. LA RESOLUTION DES EQUATIONS EST BASEE SUR UNE DISCRETISATION EFFECTUEE A L'AIDE D'UNE METHODE HYBRIDE DIFFERENCES FINIES/ELEMENTS FINIS PRECISE A L'ORDRE DEUX EN ESPACE ET A L'ORDRE UN EN TEMPS, SUR UN MAILLAGE NON-DECALE. LA STABILITE DE LA METHODE EST AUGMENTEE PAR L'UTILISATION D'UN SCHEMA DECENTRE D'ORDRE TROIS POUR UNE PARTIE DU TERME DE CONVECTION, APRES SA REECRITURE SOUS UNE FORME SEMI-CONSERVATIVE. DIFFERENTS MODELES DE SOUS-MAILLE ONT ETE EPROUVES, ET UN NOUVEAU MODELE, APPELE MODELE D'ECHELLES MIXTES, MIEUX ADAPTE AU TRAITEMENT DES ECOULEMENTS DECOLLES ET TRANSITIONNELS EST PROPOSE. DES RESULTATS ET DES COMPARAISONS AVEC L'EXPERIENCE SONT PRESENTES. L'ECOULEMENT INTERNE DERRIERE UNE MARCHE DESCENDANTE EST CONSIDERE EN BI- ET TRI-DIMENSIONNEL. L'ECOULEMENT EXTERNE AUTOUR D'UN CYLINDRE A SECTION CARREE EST TRAITE EN TRI-DIMENSIONNEL

Author: Muhammad Sya Badri Kusuma
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Languages : fr
Pages : 172

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Une étude expérimentale sur l'écoulement turbulent décollé et recollé au passage d'une marche descendante est réalisée. Cette étude est destinée à produire des mesures de référence sur la structure turbulente de ce type de l'écoulement, en particulier dans les cas de la paroi rugueuse et de l'écoulement incident du type jet pariétal qui n'avaient pas encore été étudiés expérimentalement. Les expériences sont développées pour comprendre les effets des rugosités de la paroi (nikuradse) et de la turbulence extérieure dans la zone de recirculation et de recollement. Les expériences préliminaires sont réalisées en faisant des mesures qualitatives (visualisation laser) et quantitatives (fil chaud simple) dans une petite soufflerie a jet pariétal, et les expériences finales sont réalisées en faisant des mesures utilisant deux fils chauds parallèles dans une grande soufflerie a couche limite. Les mesures portent sur les vitesses moyennes longitudinales et les fluctuations de vitesses longitudinales. La définition géométrique des expériences correspond à la proposition de la conférence de Stanford (AFOSR, 1981). les mesures sont exploitées par trois méthodes: le lissage des gradients de vitesses moyennes près de paroi pour définir la longueur de recollement, les longueurs caractéristiques de la turbulence en coordonnées de Westphal pour analyser le comportement des grandes structures, la loi universelle logarithmique (couche limite) et l'affinité des profils de vitesses moyennes (jet pariétal) pour analyser la zone de recollement. L’analyse spectrale a été faite dans le cas de la couche limite sur paroi rugueuse. Les résultats de mesure dans la zone de recirculation sont validés par la visualisation. Les résultats de cette étude doivent contribuer a construire les modélisations et la simulation numérique de ce type d'écoulement

Author: Cécile Münch
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Languages : fr
Pages : 137

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Les caractéristiques de l'écoulement turbulent et les transferts thermiques se développant dans un conduit chauffé sont étudiés à l'aide de la technique de Simulation des Grandes Echelles (SGE). Les canaux de refroidissement placés dans les parois des moteurs de fusée constituent l'une des applications industrielles. Nous considérons une géométrie simplifiée consistant en un conduit courbe de section rectangulaire. Les équations de Navier-Stokes instationnaires filtrées sont résolues par un schéma numérique compact, prédicteur-correcteur, d'ordre deux en temps et quatre en espace. Le modèle sous maille utilisé est celui de la fonction de structure sélective. Les résultats obtenus mettent en évidence le développement d'un écoulement secondaire intense lié au gradient de pression radial apparaissant dans la partie courbe. Ces flux secondaires s'organisent sous la forme de deux cellules contra-rotatives quasi-stationnaires de type Ekman près de la paroi convexe. Sur la paroi concave, il apparaît des tourbillons instationnaires de type Görtler. Cet écoulement complexe est caractérisé par des phénomènes de balayage et d'éjection directement corrélés aux transferts de chaleur entre le fluide et les parois courbes chauffées. Ceci provoque de fortes variations transverses du nombre de Nusselt qui pourraient conduire à une dégradation de la paroi chaude. Nous évaluons l'influence des paramètres géométriques et physiques sur l'écoulement ainsi que sur les transferts thermiques et nous proposons une solution pour homogénéiser les échanges de chaleur par contrôle passif.

Author: BENOIT.. FALLON
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Languages : fr
Pages : 149

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PAR LA TECHNIQUE DE SIMULATION DES GRANDES ECHELLES, ON ETUDIE L'INFLUENCE DE LA STRATIFICATION STABLE SUR LA DYNAMIQUE DES STRUCTURES COHERENTES SE DEVELOPPANT EN AVAL D'UNE MARCHE. EN L'ABSENCE DE FORCES DE FLOTTAISON, ON MONTRE QUE L'ECOULEMENT DEVELOPPE DES TOURBILLONS DE KELVIN-HELMHOLTZ FORTEMENT DISTORTUS SUIVANT L'ENVERGURE, CONDUISANT A DES INTERACTIONS TOURBILLONNAIRES D'APPARIEMENTS HELICOIDAUX. NOUS L'EXPLIQUONS PAR LE FORCAGE INDUIT PAR LA RECIRCULATION. LES PREDICTIONS STATISTIQUES SONT EN BON ACCORD AVEC LES MESURES EXPERIMENTALES. POUR LES CONFIGURATIONS STRATIFIEES, L'ECOULEMENT TEND A SE BIDIMENSIONNALISER PAR STABILISATION DE LA POCHE DE RECIRCULATION. ON VISUALISE POUR DES INTENSITES DE STRATIFICATION CROISSANTE LE BLOCAGE DE LA CROISSANCE DE LA COUCHE CISAILLEE PAR INHIBITION DES PROCESSUS D'APPARIEMENTS PUIS DES INSTABILITES PRIMAIRES DE KELVIN-HELMHOLTZ, LE DEVELOPPEMENT D'ONDES DE GRAVITE ET D'INTERFACES STABLES DE DENSITE. LA TOPOLOGIE DE L'ECOULEMENT EST COMPAREE AUX VISUALISATIONS SUR LA COUCHE DE MELANGE STRATIFIEE. DES SIMULATIONS COMPLEMENTAIRES ONT PERMIS DE METTRE EN EVIDENCE LES MECANISMES INSTABLES DU COUPLE BAROCLINE. ON MONTRE, EN ACCORD AVEC LE CRITERE DE STABILITE LINEAIRE, LA FORMATION D'UNE CASCADE DE TOURBILLONS DE KELVIN-HELMHOLTZ BAROCLINES SUR L'INTERFACE DE DENSITE ENTRE DEUX STRUCTURES PRIMAIRES, FAVORISANT LES PROCESSUS DE MELANGE TURBULENT. ENFIN, LES POTENTIALITES DE LA SIMULATION DES GRANDES ECHELLES SONT DEMONTRES SUR UN ECOULEMENT INDUSTRIEL DANS UNE CAVITE STRATIFIEE. LES FLUCTUATIONS DE TEMPERATURE SONT COMPAREES AUX MESURES EXPERIMENTALES. LES VISUALISATIONS GRAPHIQUES SONT COMPLETEES PAR DES ANIMATIONS TRIDIMENSIONNELLES INSTATIONNAIRES

Author: François Bouchon
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Languages : fr
Pages : 180

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CETTE THESE SE PROPOSE D'ETUDIER L'UTILISATION DE METHODES SPECTRALES MULTI-NIVEAUX DANS LE CADRE DE LA SIMULATION NUMERIQUE D'ECOULEMENTS TURBULENTS INCOMPRESSIBLES 3D. APRES AVOIR PRESENTE DES GENERALITES SUR LES METHODES SPECTRALES ET JUSTIFIE LEUR UTILISATION DANS LE CONTEXTE DE LA TURBULENCE, ON DECRIT LA PHYSIQUE DES ECOULEMENTS ETUDIES. LES ECOULEMENTS PERIODIQUES ET LE PROBLEME DE L'ECOULEMENT DANS UN CANAL SONT DETAILLES, AINSI QUE LES ENJEUX ET LES OBJECTIFS DES SIMULATIONS NUMERIQUES DIRECTES (DNS : DIRECT NUMERICAL SIMULATIONS) ET DES SIMULATIONS DES GRANDES ECHELLES (LES : LARGE EDDY SIMULATION). POUR CE DERNIER TYPE DE SIMULATION, ON EXPOSE QUELQUES MODELES DEVELOPPES CES DERNIERES ANNEES, DONT CERTAINS NOUS SERVIRONT DE TESTS DE REFERENCE PAR LA SUITE. NOUS PRESENTONS ENSUITE QUELQUES RESULTATS MATHEMATIQUES SUR LES EQUATIONS DE NAVIER-STOKES, CONCERNANT LE POINT DE VUE DES SYSTEMES DYNAMIQUES, QUI JUSTIFIENT L'EMPLOI DE METHODES MULTI-NIVEAUX. ENFIN, ON PROPOSE DEUX APPLICATIONS UTILISANT CES IDEES. LA PREMIERE EST UN MODELE DE SIMULATION DES GRANDES ECHELLES DANS LE CONTEXTE PERIODIQUE. ON PRESENTE LES DIFFERENTES ETAPES QUI NOUS ONT CONDUITS A L'ELABORATION DE CE MODELE, ET PRINCIPALEMENT L'ETUDE DE L'INTERACTION ENTRE LES DIFFERENTES ECHELLES EN TURBULENCE HOMOGENE. DES RESULTATS NUMERIQUES VALIDENT FINALEMENT CE MODELE ; TOUTES LES QUANTITES STATISTIQUES LIEES AUX GRANDES ECHELLES ETANT RETROUVEES AVEC UNE PRECISION AU MOINS EQUIVALENTE A CELLE OBTENUE AVEC LES MODELES DYNAMIQUES. CES RESULTATS NUMERIQUES CONCERNENT DIFFERENTS TYPES D'ECOULEMENTS PERIODIQUES : ECOULEMENTS PERIODIQUES FORCES, ECOULEMENTS D'EULER ET TURBULENCE DECROISSANTE. ENFIN, ON PROPOSE UNE DEUXIEME APPLICATION DES METHODES MULTI-NIVEAUX, DANS LE CONTEXTE NON-PERIODIQUE. DANS UN PREMIER TEMPS, ON PRESENTE LES RESULTATS NUMERIQUES OBTENUS DANS LE CADRE DE L'EQUATION DE BURGERS 1D, AVANT DE CONCLURE EN DETAILLANT L'IMPLEMENTATION DANS LA DIRECTION NORMALE AUX PAROIS DU CANAL 3D.