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Écoulements plus complexes : parois, fluides non newtoniens...

Écoulements plus complexes : parois, fluides non newtoniens...

La complexité additionnelle porte 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 a été 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 de la thèse de A. Eremin (co-encadrée par J. Scott, A. Cadiou et F. Godeferd). Les simulations s’appuient sur les meilleures technologies à notre disposition en calcul haute performance, avec l’exploitation du code hybride de Marc Buffat.
D’autre part, dans la configuration la plus simple de turbulence en présence d’une paroi, un raffinement de la loi logarithmique de paroi a été proposé.
L’autre type de complexité que nous abordons porte sur la structure de la turbulence non newtonienne de fluide viscoélastique. Il s’agit des travaux de thèse de M.-Q. Nguyen (2016), puis de Haining Luo (2019) co-encadrées par A. Delache et S. Simoëns, qui portent 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)


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