Simulations de grandes échelles turbulentes en écoulement hors-équilibre : Etude de la couche de mélange non cisaillé
Institution:
Aix-Marseille 2Disciplines:
Directors:
Abstract EN:
In the framework of the large eddy simulation, the topic of this thesis is the development of a two equation subgrid scale model. A first equation for the SGS turbulent kinetic energy is used to evaluate the SGS velocity scale. Concerning the SGS length scale, it is no longer given by the numerical resolution of the simulation : an additional transport equation for the SGS dissipation provides dynamically an estimate of the SGS length scale. This point of view can be appropriate for non-equilibrium situations in which implicit scales don't correspond to dissipative scales. In this study, the new SGS model is applied in the case of a spectral non-equilibrium flow created by the mixing of two flows of differing scales : the shearless mixing layer. Comparisons with the data of Veeravalli and Warhaft are achieved. Concerning inlet conditions, a new method for generating a homogeneous anisotropic analytical field have been carried out. Before, this method has been validated against the channel flow.
Abstract FR:
Dans le cadre des simulations de grandes structures, un nouveau modèle de sous- maille, à viscosité de turbulence, avec deux équations de transport a été développé. L'échelle caractéristique de vitesse de la viscosité de turbulence est évaluée par l'énergie cinétique de turbulence du champ implicite donnée par une première équation de transport. Quant à l'échelle de longueur, elle n'est plus unique, donnée par la taille de la grille du calcul, mais est estimée de manière dynamique par une deuxième équation d'évolution, celle pour la dissipation de l'énergie cinétique de turbulence de sous-maille. Ainsi, le modèle de sous-maille à deux équations se propose de répondre au problème posé par les situations de déséquilibre où la correspondance entre échelle de sous-maille et échelle de dissipation n'est plus justifiée. Ce qui implique que l'hypothèse d'une échelle de longueur de viscosité de turbulence déterminée par la seule largeur du filtre n'est plus réaliste. Dans ce mémoire, le modèle à deux équations est appliqué dans le cas d'un écoulement en non-équilibre spectral produit par la rencontre entre deux écoulements d'échelles différentes : la couche de mélange non cisaillée. Les résultats sont comparés aux données expérimentales de Veeravalli et Warhaft. Pour traiter ce cas, une nouvelle méthode de génération d'un champ analytique homogène, anisotrope a été mise au point pour créer des conditions d'entrée proches de l'expérience. Cette méthode a été validée au préalable dans le cas d'un écoulement de canal plan stationnaire.