Modelisation de la turbulence atmospherique en vue de l'etude du chargement aerodynamique des structures soumises aux effets du vent

par Grégory Turbelin

Thèse de doctorat en Sciences et techniques

Sous la direction de René-Jean Gibert.

Soutenue en 2000

à Evry-Val d'Essonne .


  • Résumé

    L'objectif de notre travail de these est de modeliser numeriquement la turbulence atmospherique afin d'etudier l'action aerodynamique du vent sur les ouvrages de genie civil. L'analyse developpee est bidimensionnelle et doit permettre d'identifier les principaux mecanismes qui interviennent lorsque le vent aborde transversalement une structure elancee, non profilee. L'approche consiste a assimiler le vent a un ecoulement de fluide incompressible regi, dans la couche limite atmospherique, par les equations de navier-stokes et a representer la turbulence a l'aide d'un modele du premier ordre, de type k-epsilon. Les principaux parametres pris en compte sont la rugosite des sols, la topographie, la presence d'obstacles et le developpement de grosses structures tourbillonnaires. Le probleme est traite avec le code de calcul par elements finis castem 2000, dans lequel des procedures specifiques, telles des fonctions de paroi rugueuse, ont ete implantees. Des calculs de validation montrent que le modele k-epsilon standard est incapable de modeliser des ecoulements instationnaires sur des sites non homogenes, en presence de tourbillons organises, alors que le modele rng k-epsilon, plus elabore, est adapte a ce type d'ecoulements complexes. Ce dernier modele est donc utilise pour etudier les phenomenes rencontres lorsqu'une rafale aborde une structure elancee. Pour cela, les fonctions indicielles de l'effet rafale de differentes sections sont calculees. Plusieurs comportements sont identifies. Une relation est etablie entre la forme de ces fonctions et la creation de poches de decollement ou de grosses structures tourbillonnaires dans le sillage de l'obstacle. Dans le cas des sections non profilees, les limitations de l'approche quasi-statique sont mises en evidence. Dans ce cas, on suggere de prendre en compte les effets de la turbulence generee par la structure elle-meme, au travers de fonctions d'admittance modifiees.


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Informations

  • Détails : 189 p.
  • Annexes : 132 ref.

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  • Cote : 2000EVRYA001
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