Simulation des grandes échelles en éléments finis stabilisés : une approche variationnelle multi-échelles

Large-Eddy simulation in a stabilized finite element framework : a variational multiscale approach

• Auteur / Autrice : Vincent Levasseur
• Direction : Pierre Sagaut
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mécanique
• Date : Soutenance en 2007
• Etablissement(s) : Paris 6

Mots clés

Mots clés libres

Simulations des grandes échelles

Elements finis

Modèles multi-échelles

Ecoulement de cavité

Interaction aéroacoustique

Contrôle passif

Résumé

L'objectif des travaux est d'étudier la Simulation des Grandes Echelles dans un contexte industriel aéronautique. La dissipation numérique inhérente aux codes industriels robustes nécessite des modèles sous-mailles capables de s'ajuster pour calculer la viscosité turbulente adéquate. L'approche Variational MultiScale de Hughes et al. Est développée en régime compressible sous une formulation filtrée, puis implantée en variables entropiques dans le solveur éléments finis AETHER de DASSAULT-AVIATION. Des études de décroissance libre de turbulence isotrope ont montré d'excellentes propriétés du modèle. Cette technique est ensuite appliquée aux écoulements compressibles au-dessus d'une cavité ouverte. Deux dispositifs de contrôle passif sont étudiés : un spoiler et un barreau cylindrique. Si un effet commun est de dévier et d'épaissir la couche de cisaillement se développant au-dessus de la cavité, il est montré que les mécanismes de contrôle sous-jacents sont très différents.

The main purpose is to investigate the Large-Eddy Simulations as an industrial tool in the aeronautic field. The subgrid models must account for the numerical dissipation due to the advanced stabilization methods which guarantee the robustness and efficiency of the code. The Variational MultiScale approach, proposed by Hughes et al. , is developed for compressible flows in a filtered analogy, and implemented in the DASSAULT-AVIATION finite element solver using entropy variables, AETHER. Computations of freely decaying isotropic turbulence highlight very interesting features for the model. This approach is then applied to the compressible flow over an open cavity. Two passive control devices are investigated: a rod-in-crossflow and a flat-top spoiler. If both devices induce an upper deflection and enhancement of the shear-layer developing over the cavity, it is shown that the underlying control mechanisms are actually different.