Etude par simulation numérique temporelle des effets de compressibilité en couche de mélange plane turbulente

par Alexandre Beer

Thèse de doctorat en Mécanique des fluides et transferts

Sous la direction de Marcel Lesieur.

Soutenue en 2003

à Grenoble, INPG .

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  • Résumé

    Cette étude est consacrée aux effets de compressibilité en couche de mélange plane turbulente et réalisée à l'aide de Simulations Numériques Directes et des Grandes Echelles temporelles. Dans un premier temps, de nouvelles conditions aux limites non-refléchissantes sont testées et validées dans le cas temporel mais également spatial. Ensuite, l'influence de la taille du domaine de calcul est étudiée dans le cas faiblement compressible. Pour un domaine trop petit, le taux de croissance et les fluctuations de vitesse sont sous-estimés à cause du confinement imposé. Il apparaît notamment important que la dimension transversale soit du même ordre que la dimension longitudinale afin d'éviter la bidimensionnalisation de l'écoulement. L'influence de la compressibilité sur les structures cohérentes et les statistiques turbulentes est enfin détaillée. L'augmentation de la compressibilité conduit à l'inclinaison des tourbillons dans le sens de l'écoulement et à la diminution de leur diamètre. Ces structures sont alors apparentées aux tourbillons en lambda dont seule la pointe interagit avec les courant externes, réduisant l'efficacité du mélange. On observe également l'inhibition des appariements tourbillonnaires, principal mécanisme de croissance de la couche cisaillée libre. Les fluctuations de vitesse sont réduites lors de la transition mais aussi en turbulence développée. Il apparaît que la compressibilité affecte particulièrement l'écoulement dans la direction verticale, ce qui reste valable pour le tenseur d'anisotropie de Reynolds. Les composantes longitudinales des tenseurs des contraintes de Reynolds et d'anisotropie de Reynolds ne sont cependant pas affectées par la compressibilité. Ces résultats sont consistants avec le concept de réduction de communication observée à hauts nombres de mach.


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Informations

  • Détails : XII-174 p.
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. p. 165-174

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  • Bibliothèque : Service interétablissements de Documentation (Saint-Martin d'Hères, Isère). Bibliothèque universitaire de Sciences.
  • Non disponible pour le PEB
  • Cote : TS03/INPG/0031
  • Bibliothèque : Service interétablissements de Documentation (Saint-Martin d'Hères, Isère). Bibliothèque universitaire de Sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : TS03/INPG/0031/D
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