Abstract FR:

Dans le cadre de la simulation des grandes echelles en mecanique des fluides, le travail realise au cours de cette these a pour objectif la mise au point de modeles de turbulence adaptes aux situations complexes pour les nombres de reynolds eleves, et l'extension des modeles bases sur le concept de filtrage spatial. Afin de s'affranchir des contraintes a partir desquelles sont developpees les modeles classiques (homogeneite, isotropie et equilibre local), une strategie consiste a prendre en compte plus de phenomenes physiques par l'addition de variables et d'equations d'evolution. Dans un premier temps, nous avons etudie le concept de filtre implicite developpe par mason et ses collegues, a travers des modeles ayant une longueur de coupure superieure au pas d'espace. En s'appuyant sur l'analyse theorique du filtrage spatial, sur l'etude des filtres proposee par muschinsky, et sur les calculs de turbulence homogene isotrope (thi), nous avons determine le filtre associe aux modeles de smagorinsky et de schumann. Nous avons observe un comportement asymptotique et l'independance des filtres aux schemas numeriques lorsque la longueur de coupure augmente a maillage fixe. Dans un second temps, deux nouveaux modeles sous-mailles a deux equations ont ete developpes. Le premier, issu du modele de schumann, est a echelles multiples. Le second est base sur les equations de l'energie cinetique sous-maille et du taux de dissipation. Ces modeles ont ete valides par des calculs de thi et de couche de melange temporelle 3d. Enfin, sur des calculs de couche de melange, il apparait que les calculs 2d sont incapables de rendre compte correctement des phenomenes physiques (topologie et structures de l'ecoulement, evolution des grandeurs moyennes, profils statistiques). Les resultats obtenus permettent d'envisager de futurs developpements : etudes des filtres sur des maillages irreguliers, extensions des nouveaux modeles aux cas anisotropes et aux ecoulements avec paroi.