Effet de blocage dans un écoulement turbulent non cisaillé

Blocking effect in a shearless turbulent flow field

• Auteur / Autrice : Julien Bodart
• Direction : Jean-Bernard Cazalbou, Laurent Joly
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Dynamique des fluides
• Date : Soutenance le 21/12/2009
• Etablissement(s) : Toulouse, INPT
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Mécanique, énergétique, génie civil et procédés (Toulouse)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut supérieur de l'aéronautique et de l'espace (Toulouse, Haute-Garonne). Département aérodynamique, énergétique et propulsion

Mots clés

Mots clés libres

Turbulence de paroi

Simulation directe

Calcul massivement parallèle

Forçage de la turbulence

Effet de blocage

Wall turbulence

DNS

Massively parallel

Turbulence forcing

Blocking effect

Résumé

Un code de résolution des équations de Navier-Stokes pour un fluide incompressible a été développé en utilisant une approche mixte spectral/différences finies, compatible avec une mise en oeuvre dans un environnement massivement parallèle. On procède, grâce à ce nouvel outil, à des simulations directes de la turbulence dans une configuration où l'agitation est synthétisée à l'aide d'un forçage aléatoire. La production de turbulence est confinée dans une couche centrale du domaine et s'auto-diffuse en direction d'une surface libre ou d'une paroi adhérente. Dans cette configuration on obtient un état statistiquement stationnaire où le cisaillement moyen, généralement à l'origine de la production de la turbulence, est nul. Ces conditions permettent de mieux comprendre l'origine du transfert intercomposantes, caractéristique de la partie lente du terme de corrélation pression-déformation dans les équations-bilan des tensions de Reynolds. L'accent est mis sur l'analyse de ce transfert lorsqu'il s'effectue sous l'influence de l'effet de blocage au voisinage d'une surface. Les résultats obtenus permettront de mieux appréhender la modélisation des termes de corrélation pression-déformation au voisinage d'une paroi dans les modèles de fermeture au second ordre.

A Navier-Stokes solver for incompressible flow has been developed using a mixed spectral/finite-difference approach, while being compatible with a massively parallel environment. We use it to perform direct numerical simulations in a situation where the turbulent agitation is synthesized under the action of a random forcing. The turbulence production is confined in a central layer and self-diffuses towards a free-slip or no-slip surface. With this set-up, we obtain a statistical steady state in which the mean shear, usually associated with the turbulence production, is zero. These conditions allow a better understanding of the intercomponent energy transfer, induced by the slow part of the pressure-strain correlation in the Reynolds tensor budget. We focus on this transfer when it occurs in combination with the blocking effect, in the vicinity of the surface. The results will help to model the pressure-strain correlation in a second- order-closure context.