Simulation des grandes échelles sur maillages non-structurés pour géométries complexes

par Pascale Miet Rollet

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de Jean-Pierre Bertoglio.

Soutenue en 1997

à l'Ecully, Ecole centrale de Lyon .

mots clés

• Simulation des grandes échelles
• Turbulence

Résumé

Ce travail est consacré à la simulation numérique d'écoulements turbulents en fluide visqueux incompressible par simulation des grandes échelles. Destinés à traiter des géométries complexes, les développements sont réalisés dans le cadre de la méthode des éléments finis pour maillages non-structures. Un schéma numérique centre et co-localisé, précis au second ordre en temps et en espace, est mis en œuvre pour résoudre les équations de Navier-Stokes tridimensionnelles et instationnaires. Afin d'évaluer l'impact du schéma d'avancement en temps et de la discrétisation spatiale, des comparaisons avec d'autres algorithmes sont effectuées dans le cadre de la turbulence homogène isotrope et de l'écoulement en canal plan à faible nombre de Reynolds. Parmi les modèles de sous-maille testés en turbulence homogène isotrope, plusieurs modèles dynamiques localisés ont été examinés, en vue de simulation en géométrie complexe. Le modèle dynamique localisé de piomelli-liu a alors été sélectionné. En introduisant une moyenne temporelle, ce modèle s'adapte en effet localement aux transferts d'énergie de sous-maille. Nous examinons les résultats alors obtenus en canal plan en maillage totalement non-structuré à un nombre de Reynolds de 20 000. Enfin, cet outil de simulation est appliqué à un écoulement en faisceau de tubes. L'analyse des résultats met en évidence un accord très satisfaisant avec les données expérimentales, en ce qui concerne les propriétés statistiques et les termes de production de l'énergie cinétique turbulente résolue.

Titre traduit

Large eddy simulation on unstructured grid for complex geometry

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