Etude des modèles à bas nombre de Reynolds pour la simulation numérique des écoulements turbulents compressibles de proche paroi avec et sans interaction de choc

par Irman Yudiana

Thèse de doctorat en Mécanique des fluides

Sous la direction de Marc Buffat.

Soutenue en 1996

à l'Ecully, Ecole centrale de Lyon .


  • Résumé

    Ce travail se place dans le cadre de l'étude des écoulements turbulents compressibles au sein du Laboratoire de Mécanique des Fluides et d'Acoustique de l'Ecole Centrale de Lyon. Les travaux antérieurs ont montré que le modèle de turbulence de type k — ε standard couplé avec des lois de paroi était incapable de prédire correctement les écoulements compressibles avec recirculation. Dans ce travail, on se propose d'introduire des modélisations tenant compte de deux paramètres physiques supplémentaires pour améliorer les prédictions de tels écoulements: l'effet de bas nombre de Reynolds et l'effet de compressibilité. Ainsi, nous avons étudié différentes versions du modèle k — ε à bas nombre de Reynolds, ainsi que d'autres modèles à deux équations, tels que les modèles k — ω, k — R et k — l. Ces modèles ont ensuite été appliqués pour étudier les deux problèmes suivants : -La simulation des couches limites turbulentes compressibles. -La simulation des interactions supersoniques entre une onde de choc et une couche limite turbulente. Ces deux phénomènes jouent un rôle prépondérant dans de nombreuses situations tant en aérodynamique interne qu'en aérodynamique externe. C'est pourquoi il est important de pouvoir prédire correctement les caractéristiques de tels écoulements. Nous verrons que les modèles à bas nombre de Reynolds apportent une nette amélioration de prédiction du décollement de l'écoulement. Par ailleurs, les résultats de simulation montrent également que des modélisations des effets de compressibilité ont pour effet d'élargir la zone de recirculation.


  • Résumé

    This work has been carried out within the context of the study of compressible turbulent flows at La-boratoire de Mecanique des Fluides et d'Acoustique de l'Ecole Centrale de Lyon. Previous work have shown that the standard k — e turbulence model coupled with wall functions had not been able to predict correctly flows with separation. In the present study, we have used some models taking into account two additional physical parameters: low Reynolds effects and compressibility effects. So, we have studied different versions of low Reynolds k — e models, as well as others two equation models such as k — w, k — R and k — I models. Then, these models have been used to study these two problems: - Simulation of turbulent compressible boundary layers. - Simulation of shock wave/turbulent boundary layer interactions. The two phenomena play a dominant role in internal as well as external aerodynamics. So, it is important to be able to predict correctly characteristics of such flows. It is seen that low Reynolds models bring a clear improvement on prediction of separation flows. On the other hand, the results show that compressibility modeling leads to growing recirculation bubble


  • Résumé

    Pekerjaan ini termasuk dalam kerangka penelitian aliran turbulen "mampu mampat" di Laboratoire de Mecanique des Fluides et d'Acoustique Ecole Centrale de Lyon. Dari hasil penelitian-penelitian sebelumnya, telah terbukti bahwa model turbulen klasik "k — e" bersama "hukum dinding" tidak mampu untuk raem-prediksi aliran-aliran yang mengandung "arus balik". Dalam penelitian ini, kami menggunakan pemodelan-pemodelan yang memperhitungkan efek-efek bilangan "Reynolds" rendah dan efek-efek "mampu mampat", untuk memperbaiki prediksi aliran-aliran tersebut. Untuk itu, kami mempelajari beberapa versi dari model "k — s" bilangan "Reynolds" rendah dan juga model-model lainnya yang menggunakan dua persamaan, seperti model "k — u>", model nk — R" dan model "k — Model-model tersebut kemudian digunakan untuk mempelajari dua masalah berikut: - Simulasi aliran lapis batas turbulen "mampu mampat". - Simulasi interaksi supersonik antara gelombang kejut dan aliran lapis batas turbulen. Kedua fenomena tersebut memegang peranan penting di berbagai situasi, baik dalam aerodinamika intern maupun aerodinamika ekstern. Oleh sebab itu, sangat penting bagi kita untuk mampu memprediksi dengan baik aliran-aliran tersebut. Dapat disimpulkan bahwa model-model bilangan " Reynolds" rendah mampu memperbaiki prediksi " arus balik". Kemudian hasil simulasi tersebut juga membuktikan bahwa pemodelan-pemodelan efek-efek "mampu mampat" berpengaruh untuk memperbesar daerah " arus balik".

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Informations

  • Détails : 1 vol. (X-150 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : 134 références

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  • Bibliothèque : Ecole centrale de Lyon. Bibliothèque Michel Serres.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : T1660
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