Etude d'une turbulence compressee et/ou cisaillee entre deux plans paralleles par simulation des equations de navier-stokes instantanees (dns, les) : evaluation de modeles statistiques de turbulence utilises pour simuler l'aerodynamique interne des moteurs a piston

par HENRI PASCAL

Thèse de doctorat en Sciences appliquées. Physique

Sous la direction de M. BUFFAT.

Soutenue en 1996

à l'ECL .

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  • Résumé

    Cette these traite de simulations numeriques d'un ecoulement representatif de ceux presents dans les chambres a combustion des moteurs a piston. L'objectif est de mieux connaitre l'aerodynamique interne en vue d'ameliorer les performances de ces moteurs. L'efficacite de la combustion etant fortement dependante de l'aerodynamique dans les zones de proche paroi, cette etude est focalisee sur les aspects tres marques du confinement. Jusqu'a ce jour, a cause de limitations d'ordre materiel, un tel objectif a ete essentiellement poursuivi en utilisant des modeles statistiques de turbulence dont on ne connait pas forcement la validite. Grace aux progres des techniques de simulation, il est aujourd'hui possible de resoudre les equations de navier-stokes instantanees sans modeles statistiques, fournissant ainsi des solutions de reference pour evaluer le comportement de ces modeles de turbulence. Deux codes de simulation, bases sur des methodes spectrales d'interpolation spatiale du champ de vitesse, ont ete developpes et utilises. Ces methodes sont performantes pour calculer avec precision l'ecoulement dans les zones de proche paroi. Les predictions fournies par l'approche statistique de la turbulence et la resolution des equations de navier-stokes instantanees sont comparees. Elles montrent essentiellement qu'il semble preferable d'utiliser des modeles du 2nd ordre u#iu#j plutot que des modeles du 1er ordre. En effet, les maxima de turbulence ne sont pas correctement simules avec ces derniers modeles, ce qui n'est pas sans influence sur la combustion. Alors que des tests, certes tres limites, de modeles du 2nd ordre ont donne des resultats encourageants. Enfin, l'utilisation classique des lois de paroi peut etre remise en cause pour des ecoulements instationnaires tels que ceux relatifs a l'aerodynamique interne des moteurs a piston. Par ailleurs, on a pu mesurer tout l'interet que recelent les nouvelles techniques de simulation numerique, notamment l'application du parallelisme pour effectuer l'enorme quantite de calculs


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  • Détails : 205 P.
  • Annexes : 127 REF.

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