Abstract FR:

Le travail présenté dans cette thèse porte sur l'étude et la simulation d'un écoulement turbulent traversant une conduite coudée 3D en "S" de section croissante. La résolution des équations de Navier-Stokes (moyennées en employant le formalisme de Favre) est effectuée numériquement. Une attention toute particulière a été portée sur la modélisation de la turbulence qui détermine en grande partie la qualité des résultats obtenus au cours de la simulation numérique. La gamme de modèles de turbulences étudiés inclut les modèles algébriques, les modèles à une ou deux équations de transport basés sur le concept de viscosité turbulente introduit par Boussinesq, ainsi que les modèles anisotropes à deux équations de transport de type ASM (Algebraic Stress Model). Pour ces derniers modèles, une technique adaptée de résolution du système algébrique permettant de calculer les contraintes de Reynolds a été développée afin de stabiliser le modèle. Tous les modèles ont d'abord été évalués sur deux cas-tests bidimensionnels : une plaque plane sans gradient de pression et une plaque plane avec gradient de pression. A l'issue de cette comparaison, quatre modèles ont été retenus pour simuler l'écoulement 3D : le modèle algébrique de Baldwin-Lomax, le modèle bicouche de Chen&Patel, le modèle de Jones&Launder et un modèle ASM. La comparaison des résultats obtenus montre que le modèle ASM est le plus apte à calculer l'écoulement 3D dans la conduite en "S". En déterminant de manière précise la position et l'ampleur de la zone de circulation qui apparaît dans le second coude, le modèle ASM permet d'obtenir un écoulement simulé proche de celui qui a été observée expérimentalement.