Etude de modeles de fermeture au second ordre et contribution a la resolution numerique des ecoulements turbulents compressibles

par MARKUS UHLMANN

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de DENIS JEANOEL.

Soutenue en 1997

à l'ECL .

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  • Résumé

    Ce travail de these contribue au developpement d'une methode de calcul des ecoulements turbulents a haute vitesse. L'approche statistique a l'aide d'une fermeture au second ordre pour le tenseur de reynolds est choisie. Nous etudions les modeles existants pour les effets de compressibilite, par rapport a la theorie de realisabilite, et par l'evaluation directe en s'appuyant sur des donnees d'experience et de dns. La partie hyperbolique, non-conservative du systeme d'equations (effets de convection et de production) est analysee en temps que probleme de riemann. Deux nouvelles methodes de caracteristiques pour la resolution du systeme sont proposees et comparees a une technique de decouplage utilisee dans la litterature. Nous montrons que les methodes couplees permettent une meilleure prise en compte des ondes caracteristiques associees a ce systeme. Le calcul avec le systeme complet, dans le cas d'un ecoulement homogene cisaille, montre l'insuffisance des modeles actuels a prendre en compte l'effet combine des processus energetiques et structurels de la compressibilite. Une modification du modele pour la correlation pression-deformation en fonction du nombre de mach de distorsion (ccm) permet une amelioration de la prediction des composantes diagonales de l'anisotropie. Les predictions du champ moyen pour des couches de melange, jusqu'a une valeur du nombre de mach convectif de m#c = 0. 7, sont en accord satisfaisant avec l'experience meme dans le cas ou les corrections de compressibilite ne sont pas utilisees. La correction structurelle (ccm) permet, elle, de capter de maniere qualitative l'influence du nombre de mach sur l'anisotropie diagonale, observee dans l'experience. Les calculs d'ecoulements parietaux a grande vitesse montrent l'avantage d'un modele de transport pour les tensions turbulentes quand on s'interesse a un champ de deformation complexe. Cependant, la methode developpee ici, utilisant une approche par lois de parois, reste limitee pour la representation des zones decollees.


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Informations

  • Détails : 285 P.
  • Annexes : 241 REF.

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  • Bibliothèque : Ecole centrale de Lyon. Bibliothèque Michel Serres.
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