Laboratoire de Mécanique des Fluides et d'Acoustique - UMR 5509

LMFA - UMR 5509
Laboratoire de Mécanique des Fluides et d’Acoustique
Lyon
France


Nos tutelles

Nos partenaires




Accueil > Actualités > Thèses - Habilitations à diriger des recherches > Thèses soutenues 2018

Soutenance de thèse ECL

Jean-François Monier

Lundi 2 Juillet 2018 à 14h en amphi 203 - Bâtiment W1, ECL

Jean-François Monier

Analyse de la modélisation turbulente en écoulement tourbillonnaire

Jury :
Lipeng LU - BUAA
Éric LAMBALLAIS - Pprime, Poitiers
Guillaume BALARAC - LEGI, Grenoble
Paola CINNELLA - Dynfluid ENSAM Paris
Liang SHAO - LMFA
Jérôme BOUDET - LMFA

Résumé :
L’objectif de la présente étude est d’analyser la modélisation de la turbulence de simulations en moyenne de Reynolds (RANS) dans le cadre d’écoulements de type turbomachines, en utilisant des simulations aux grandes échelles (SGE) comme référence.
L’étude porte sur deux cas test : un décollement de coin dans une grille d’aubes rectiligne, et un écoulement de jeu pour un aubage isolé dans un jet. Deux lois de comportement, la loi de comportement de Boussinesq et la loi de comportement quadratique (quadratic constitutive relation ou QCR), sont analysées, avec deux versions du modèle de turbulence k-omega de Wilcox.

Les lois de comportement étudiées reposent sur deux hypothèses : une hypothèse d’alignement entre le tenseur de Reynolds et un tenseur construit à partir de l’écoulement moyen, et une hypothèse sur la viscosité turbulente. L’hypothèse d’alignement est étudiée à partir de la SGE, pour laquelle les deux tenseurs sont indépendamment connus, en utilisant un indicateur construit sur le produit scalaire des tenseurs.
Les résultats sont présentés sous forme d’une fonction de répartition de la valeur de l’indicateur pour le domaine complet, puis pour trois sous-domaines d’intérêt : l’entrée, une région où l’écoulement interagit fortement avec les parois, et une région où l’écoulement est fortement tourbillonnaire.
L’hypothèse d’alignement n’est que rarement valide pour la loi de comportement de Boussinesq. Pour la QCR, les résultats sont meilleurs en entrée, comparé à la loi de
Boussinesq. Il ne sont cependant pas meilleurs pour les régions où l’écoulement est
plus tourbillonnaire. Une amélioration de la loi de comportement est nécessaire pour pouvoir faire progresser la modélisation turbulente en RANS.
En revanche, l’utilisation de l’énergie cinétique turbulente et du taux de dissipation spécifique semble correcte pour estimer la valeur de la viscosité turbulente.

L’analyse de la modélisation de l’équation d’énergie cinétique turbulente (ECT) est réalisée au travers d’une comparaison terme à terme avec l’équation d’ECT résolue par la SGE. Les résultats SGE présentent une turbulence qui n’est pas à l’équilibre : la production et la dissipation ne sont pas superposées, et le terme de transport est important.
Pour le RANS, la turbulence est à l’équilibre : la production et la dissipation sont superposées, et le terme de transport est de faible intensité. Un modèle de turbulence qui prend en compte le déséquilibre est nécessaire pour améliorer ce point.

En dernier lieu, une nouvelle formulation hybride RANS/SGE est proposée, fondée sur la distance à la paroi en unités de paroi. La formulation est validée dans un canal bi-périodique et un premier essai est réalisé sur le cas de décollement de coin, mais d’autres analyses sont nécessaires avant que cette formulation ne soit fonctionnelle.

Agenda

Ajouter un événement iCal