Etude theorique et simulation numerique de la turbulence compressible en presence de cisaillement ou de variation de volume a grande echelle

par AGNES SIMONE

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de C. CAMBON.

Soutenue en 1995

à l'ECL .

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  • Résumé

    Ce travail de these contribue a la comprehension physique et a la modelisation des effets de la compressibilite dans les ecoulements cisailles ou comprimes a grande vitesse. Deux approches distinctes ont ete utilisees: une analyse lineaire dite de distorsion rapide et la simulation numerique directe. Des travaux recents ayant montre la pertinence de la theorie de distorsion rapide, nous nous sommes appuyes sur ces resultats pour la generaliser a une turbulence compressible soumise a un champ moyen compatible avec l'hypothese d'homogeneite statistique de la turbulence. L'analyse dimensionnelle des equations linearisees du mouvement met en evidence le role essentiel d'un parametre sans dimension, appele nombre de mach de gradient ; ce parametre defini comme le rapport du temps acoustique et du temps caracteristique associe a la deformation moyenne, determine la force des couplages induits par la deformation moyenne, entre les modes de vitesse solenoidaux (ou incompressibles) et dilatationnel (ou rotationnel), et le mode de pression. Un code de calcul resolvant les equations linearisees du mouvement a ete developpe et, valide a partir de deformations moyennes pour lesquelles des solutions analytiques existent (compressions isotrope et axiale uni-dimensionnelle). Le cas du cisaillement pur plan a ete plus particulierement etudie ; les resultats obtenus a l'aide du code de distorsion rapide, pour une large gamme de valeurs du nombre de mach de gradient, sont compares avec des simulations numeriques directes des equations de navier-stokes completes. Ils confirment l'adequation du nombre de mach de gradient a caracteriser les effets de la compressibilite ; et, montrent, en particulier, que l'effet stabilisant inherent a la compressibilite intrinseque de l'ecoulement - que l'on pensait du a des mecanismes non-lineaires, est capture par l'analyse de distorsion rapide. Son origine est donc, dans des phenomenes tels que la restructuration de l'anisotropie du champ de vitesse et du champ de pression, gouvernes par des equations lineaires


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Informations

  • Détails : 113 P.
  • Annexes : 59 REF.

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