Intéraction de tourbillons avec une paroi

par Florent Puel

Thèse de doctorat en Mécanique des fluides

Sous la direction de Xavier de Saint-Victor.

Soutenue en 1999

à École nationale supérieure de l'aéronautique et de l'espace (Toulouse ; 1972-2007) .

mots clés

• 2D instationnaire
• 3D stationnaire
• Rebond
• Navier-Stokes, Équations de -- Thèses et écrits académiques
• Tourbillons (mécanique des fluides) -- Thèses et écrits académiques
• Sillage (dynamique des fluides) -- Thèses et écrits académiques

Résumé

On se propose d'étudier l'intéraction de sillages tourbillonnaires avec le sol. Dans le but de décrire le phénomène du rebond des tourbillons, un code de calcul résolvant les équations de Navier-Stokes incompressibles a été développé. Le code Rétines est adapté à l'étude d'écoulements bidimensionnels instationnaires et tridimensionnels stationnaires présentant une direction privilégiée. La discrétisation des équations du problème est réalisée par la méthode des volumes finis. Les schémas de discrétisation sont précis au second ordre en temps et en espace. La technique de résolution est basée sur l'emploi d'une méthode de marche associée à l'utilisation de l'algorithme S. I. M. P. L. E. . Le code Rétines offre une gestion paramétrée des conditions aux limites ainsi qu'une adaptation automatique du maillage. En initialisant le domaine de calcul par deux tourbillons contrarotatifs du type Lamb-Oseen, la version bidimensionnelle du code Rétines a permis de mettre en évidence le rebond de ces tourbillons contre la paroi et la création de tourbillons secondaires, tertiaires, etc. . . On présente également l'influence du nombre de Reynolds ainsi que celle d'un vent de travers sur les trajectoires des deux tourbillons principaux. Une modélisation du mécanisme de rebond, réalisée à partir d'une approche en fluide parfait, vient compléter cette étude. Des mesures effectuées dans le tunnel hydrodynamique THALES équipé d'un tapis roulant ont permis de valider la version tridimensionnelle du code Rétines.

Titre traduit

Interaction of vortices with a ground

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