Simulations numeriques d'ecoulements transitionnels et turbulents dans des configurations de type rotor-stator

Numerical simulations of transitional and turbulent flows in rotor-stator type configurations

• Auteur / Autrice : REMI JACQUES
• Direction : Patrick Le Quéré
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance en 1997
• Etablissement(s) : Paris 11

Résumé

Ce travail de these porte sur l'etude numerique des ecoulements transitionnels et turbulents dans une cavite confinee formee de deux disques coaxiaux dont l'un est en rotation uniforme autour de son axe de revolution (rotor), et l'autre stationnaire (stator). Les simulations numeriques sont effectuees sous l'hypothese d'axisymetrie de l'ecoulement instantane. On utilise alors un code de calcul parallelise integrant une decomposition de domaine. Plusieurs caracteristiques des ecoulements entre deux disques tournants sont reproduites : existence de couches limites sur les deux disques tournants, separees par un region centrale de l'ecoulement en rotation moyenne uniforme, caractere plus instable de la couche limite liee au disque fixe. L'existence d'un regime d'ondes inertielles a egalement ete mis en evidence dans le cur de la cavite lorsque l'ecoulement est turbulent dans la couche limite liee au disque fixe. L'etude des equations de transport des tensions de reynolds montre que la rotation modifie les distributions spatiales de certains termes intervenant dans les bilans associes a ces equations. Ils mettent egalement en evidence les limitations de l'hypothese d'axisymetrie qui modifie alors des caracteristiques intrinseques de la turbulence. Des simulations numeriques tridimensionnelles avec un code de calcul parallelise sont alors effectuees pour le regime d'ecoulement laminaire instationnaire. Ces premieres simulations ont montre que l'hypothese d'axisymetrie stabilisait l'ecoulement. Enfin, les resultats de simulation numerique sont confrontes a des resultats fournis par une modelisation de la turbulence de type k - et des resultats experimentaux. Les deux methodologies numeriques fournissent des resultats relativement proches concernant les distributions de vitesse moyenne.