Ecoulements cisailles reactifs : etude par modelisation sous-maille du melange et simulations numeriques des grandes echelles

par FABRICE MATHEY

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de JEAN PIERRE CHOLLET.

Soutenue en 1997

à Grenoble 1 .

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  • Résumé

    Le formalisme de la simulation des grandes echelles (les) pour l'etude des ecoulements turbulents est presente. Des tests, en configuration de turbulence homogene isotrope et de couche de melange temporelle, mettent en evidence le comportement des differents modeles de viscosite turbulente vis-a-vis de la dissipation generee par les correcteurs de flux du schema ppm. Une solution est proposee permettant d'eviter une dissipation numerique trop importante pour les ecoulements en turbulence developpee et d'eviter le developpement d'instabilites numeriques dues aux conditions initiales. Les modeles de melange sous-maille specifiques aux ecoulements reactifs sont ensuite presentes. Deux approches sont en particulier retenues. Une approche stochastique, permettant de reconstruire jusqu'aux plus petites echelles l'evolution d'un champ de scalaire : le lem (linear eddy model). On montre que cette approche permet en particulier de reproduire des lois d'echelles observees dans les experiences et s'ecartant des theories classiques du melange. Puis une approche probabiliste ou la structure du champ a petite echelle est presumee a partir d'une fonction de densite de probabilite. Cette derniere approche necessite la modelisation de la variance sous-maille de la fraction de melange. Pour cela, une nouvelle modelisation est presentee, permettant des simulations les sans parametres ajustable. Ce modele est valide par des tests a priori a partir de simulations lem a grands nombres de reynolds, puis par des simulations de couche de melange temporelle reactive. Dans ce dernier cas, les resultats obtenus lors des phases de transition et de turbulence developpees sont compares aux experiences de la litterature. On montre que les quantites de produits sont correctement representees par le modele sous-maille de melange. Ces simulations permettent de mettre en evidence les mecanismes de la transition de melange et le role des tourbillons longitudinaux.


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  • Détails : 160 P.
  • Annexes : 112 REF.

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