Evaluation de modèles de turbulence pour la simulation d'écoulements tridimensionnels instationnaires en turbomachines

Evaluation of turbulence models for turbomachinery unsteady threedimensional flows simulation

• Auteur / Autrice : Cédric Dano
• Direction : Francis Leboeuf
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences, Mécanique énergétique, genie civil, acoustique
• Date : Soutenance en 2003
• Etablissement(s) : Ecully, Ecole centrale de Lyon
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de mécanique des fluides et acoustique (Rhône)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Transfert de chaleur

Écoulement instationnaire (dynamique des fluides)

Turbulence

Turbomachines

Mots clés libres

Modèles de turbulence

Ecoulement tridimensionnel instationnaire

Transfert de chaleur

Simulation

Résumé

L'objectif de cette thèse est d'évaluer des modèles de turbulence pour la simulation des écoulements de turbomachines. Des modèles à deux équations de transport k-e, k-l et k-w à bas nombre de Reynolds sont étudiés. Un modèle k-l non linéaire quadratique est également mis en oeuvre. Nous analysons la capacité des modèles de turbulence à deux équations de transport à prédire les écoulements se développant dans les turbomachines et les sillages qui en résultent. Le comportement des modèles est alors étudiées pour une configuration tridimensionnelle instationnaire, en présence d'interactions rotor-stator. Les sillages issus des aubes amont sont reproduits par un modèle de sillage défilant. Cette analyse est menée en terme de qualité de prédiction mais également en terme de comportement numérique. Des configurations de turbines et de compresseur sont étudiées.

The objective of this thesis is to evaluate k-e, k-l and k-w low Reynolds two equation turbulence models for. A quadratic nonlinear k-l model is also implemented in this study. We analyze the two equation turbulence models capacity to predict the turbomachinery flows and the wakes. We are interested more particularly in the unsteady three dimensional configuration with rotor-stator interactions. A Gaussian distribution reproduces the upstream wake. This analysis is carried out in term of prediction quality but also in term of numerical behavior. Turbines and compressors configurations are tested.