Simulations numeriques de convention naturelle turbulente

par Shihe Xin

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de Patrick Le Quéré.

Soutenue en 1993

à Paris 6 .

mots clés

Résumé

Nous etudions la convection naturelle turbulente en cavite differentiellement chauffee a la fois par simulations directes et par resolution des equations moyennees. Les simulations directes sont effectuees en integrant les equations de boussinesq 2-d instationnaires par methodes spectrales. Dans une premiere etape on s'interesse a la configuration de la double couche limite en supposant la periodicite dans la direction verticale comme probleme modele d'une cavite de tres grand rapport de forme. Bien que n'ayant pu atteindre un veritable regime chaotique, cette etude a permis d'identifier la nature du phenomene physique associe a l'apparition de la quasi-periodicite ainsi que d'etudier quelques effets non lineaires. Des simulations directes en cavite fermee de rapport de forme egal a 4 sont ensuite effectuees pour des valeurs du nombre de rayleigh jusqu'a 10#1#0. Ces simulations donnent acces a la dynamique des solutions chaotiques, a la structure des solutions moyennes et aux quantites turbulentes issues de la decomposition de reynolds qui font l'objet des hypotheses de fermeture. Dans une troisieme phase nous developpons un algorithme de type differences finies base sur une approche multigrille non lineaire afin de resoudre les equations moyennees, le modele de turbulence etant de type k- standard avec discretisation jusqu'a la paroi. Les comparaisons montrent la surestimation de la turbulence produite par ce modele

Titre traduit

Numerical simulations of turbulent natural convection

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