Abstract FR:

Cette thèse traite de simulations numériques d'un écoulement représentatif de ceux présents dans les chambres à combustion des moteurs à piston. L'objectif est de mieux connaitre l'aérodynamique interne en vue d'améliorer les performances de ces moteurs. L'efficacité de la combustion étant fortement dépendante de l'aérodynamique dans les zones de proche paroi, cette étude est focalisée sur les aspects très marqués du confinement. Jusqu'à ce jour, à cause de limitations d'ordre matériel, un tel objectif a été essentiellement poursuivi en utilisant des modèles statistiques de turbulence dont on ne connait pas forcement la validité. Grace aux progrès des techniques de simulation, il est aujourd'hui possible de résoudre les équations de Navier-Stokes instantanées sans modèles statistiques, fournissant ainsi des solutions de référence pour évaluer le comportement de ces modèles de turbulence. Deux codes de simulation, bases sur des méthodes spectrales d'interpolation spatiale du champ de vitesse, ont été développés et utilisés. Ces méthodes sont performantes pour calculer avec précision l'écoulement dans les zones de proche paroi. Les prédictions fournies par l'approche statistique de la turbulence et la résolution des équations de Navier-Stokes instantanées sont comparées. Elles montrent essentiellement qu'il semble préférable d'utiliser des modèles du 2nd ordre u#iu#j plutôt que des modèles du 1er ordre. En effet, les maxima de turbulence ne sont pas correctement simulés avec ces derniers modèles, ce qui n'est pas sans influence sur la combustion. Alors que des tests, certes très limités, de modèles du 2nd ordre ont donné des résultats encourageants. Enfin, l'utilisation classique des lois de paroi peut être remise en cause pour des écoulements instationnaires tels que ceux relatifs à l'aérodynamique interne des moteurs à piston. Par ailleurs, on a pu mesurer tout l'intérêt que recèlent les nouvelles techniques de simulation numérique, notamment l'application du parallélisme pour effectuer l'énorme quantité de calculs.