Forçage volumique basé sur une méthode de type reconstruction pour un modèle de fermeture algébrique hybride RANS/LES

Volume forcing method based on a reconstruction-like procedure for a hybrid RANS/LES algebraic closure model

• Auteur / Autrice : Jérémie Janin
• Direction : Pierre Sagaut, Christophe Friess, Fabien Duval
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences pour l'ingénieur. Mécanique et physique des fluides
• Date : Soutenance le 13/01/2023
• Etablissement(s) : Aix-Marseille
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole doctorale Sciences pour l'Ingénieur : Mécanique, Physique, Micro et Nanoélectronique (Marseille ; 2000-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de Mécanique, Modélisation et Procédés Propres (M2P2) (Marseille, Aix-en-Provence) - Laboratoire de l'incendie et des explosions (IRSN) (Saint-Paul-Lez-Durance ; 2012-....)
• Jury : Président / Présidente : Paola Cinnella
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Benoît de Laage de Meux
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Lars Davidson, Rémi Manceau

Mots clés

Mots clés contrôlés

Fourier, Séries de

Équations du mouvement

Turbulence

Mécanique des fluides

Mots clés libres

Mécanique des fluides

Turbulence

Forçage volumique

Enrichissement

Hybride RANS/LES

Cardamomette

Fluid mechanics

Turbulence

Forcing method

Enrichment

Hybrid RANS/LES

Cardamomette

Résumé

La prédiction des écoulements turbulents présente un intérêt majeur dans de nombreuses situations, y compris pour les études de sécurité nucléaire. Pour en améliorer la prédiction, ce travail s’intéresse aux approches hybrides RANS/LES, combinant faible coût des simulations RANS et capacité prédictive de la LES. Pour un traitement efficace de la transition RANS/LES, une nouvelle méthode de forçage est proposée. Cette méthode enrichit la turbulence résolue, via de nouveaux termes dans les équations du mouvement filtré. Une vitesse synthétique est construite via superposition de modes de Fourier aléatoires. Elle est paramétrable pour respecter divers critères cibles. Une attention particulière est portée sur la conservation de l’énergie cinétique turbulente totale. La méthode est testée avec succès sur l’entretien d’une turbulence homogène isotrope. Les potentialités de la méthode hybride avec forçage sont illustrées dans le cas du jet plan ainsi que l’écoulement au sein du local ventilé cardamomette

Predicting of turbulent mixing is of particular interest in many situations including nuclear safety studies. In order to improve its prediction, this work focuses on hybrid RANS/LES approaches, combining low cost RANS simulations and predictive capability of LES. For an efficient treatment of the RANS/LES transition, a new forcing method is proposed. This method enriches the resolved turbulence, via new terms in the filtered equations of motion. A synthetic velocity is constructed via superposition of random Fourier modes . It can be parameterized to meet various target criteria. Particular attention is paid to the conservation of the total turbulent kinetic energy. The method is successfully tested on the sustaining of isotropic homogeneous turbulence. The potentialities of the hybrid method with forcing are illustrated in the case of the plane jet as well as the flow within the cardamomette ventilated room