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

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


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Écoulements complexes

La complexité additionnelle portera d’une part sur la turbulence en géométrie de canal, qui nous permet d’aborder à la fois les questions liées à la modélisation de la couche limite et des aspects de turbulence d’ondes en canal. Les simulations numériques directes réalisées dans un écoulement de Poiseuille plan en régime turbulent, avec et sans rotation, nous permettront de modéliser les échelles de la couche limite, en étudiant les propriétés génériques des statistiques, notamment en un point, qui caractérisent la dynamique. Le code de simulation de M. Buffat utilisé sera ensuite adapté pour réaliser des simulations numériques directes à très haute résolution dans le contexte de la turbulence d’ondes d’inertie, c’est à dire pour un canal en rotation autour d’un axe perpendiculaire à ses parois, en l’absence d’écoulement moyen. L’étude théorique de Julian Scott parue dans le Journal of Fluid Mechanics en 2014, a montré que la dynamique de la turbulence d’ondes d’inertie engendrées par la force de Coriolis est profondément modifiée par le confinement axial, avec l’apparition d’un mode bidimensionnel de vitesse possédant une cascade inverse découplée des ondes. Cette étude fournit une mesure rigoureuse des effets de confinement par rapport à nombre de simulations numériques directes existantes en géométrie tri-périodique. Elle fournit en outre le cadre préliminaire requis pour aborder les simulations numériques directes, proposées dans le cadre d’une thèse à démarrer en 2014 (co-encadrée par J. Scott, A. Cadiou et F. Godeferd). Les simulations s’appuieront sur les meilleures technologies à notre disposition en calcul haute performance, avec l’exploitation du code hybride de Marc Buffat.
L’autre type de complexité que nous aborderons portera sur la structure de la turbulence non newtonienne de fluide viscoélastique. Il s’agit d’un travail démarré avec la thèse de M.-Q. Nguyen (démarrée en 2012, co-encadrée par A. Delache et S. Simoens), qui porte sur une approche numérique et expérimentale de la turbulence non newtonienne : turbulence homogène et dans un mélangeur industriel. Ce dernier contexte sera approché de manière encore plus réaliste lorsque nous étendrons l’étude en introduisant des particules solides dans l’écoulement turbulent de fluide non-newtonien.

Personnels principalement impliqués : A. Cadiou, A. Delache, F. Godeferd, F. Laadhari, J. Scott.

Collaboration : S. Simoens (Fluides Complexes et Transferts)