ETUDE DE MODELES DE FERMETURE AU SECOND ORDRE ET CONTRIBUTION A LA RESOLUTION NUMERIQUE DES ECOULEMENTS TURBULENTS COMPRESSIBLES PDF Download
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Author: MARKUS.. UHLMANN
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Category :
Languages : fr
Pages : 285
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Book Description
CE TRAVAIL DE THESE CONTRIBUE AU DEVELOPPEMENT D'UNE METHODE DE CALCUL DES ECOULEMENTS TURBULENTS A HAUTE VITESSE. L'APPROCHE STATISTIQUE A L'AIDE D'UNE FERMETURE AU SECOND ORDRE POUR LE TENSEUR DE REYNOLDS EST CHOISIE. NOUS ETUDIONS LES MODELES EXISTANTS POUR LES EFFETS DE COMPRESSIBILITE, PAR RAPPORT A LA THEORIE DE REALISABILITE, ET PAR L'EVALUATION DIRECTE EN S'APPUYANT SUR DES DONNEES D'EXPERIENCE ET DE DNS. LA PARTIE HYPERBOLIQUE, NON-CONSERVATIVE DU SYSTEME D'EQUATIONS (EFFETS DE CONVECTION ET DE PRODUCTION) EST ANALYSEE EN TEMPS QUE PROBLEME DE RIEMANN. DEUX NOUVELLES METHODES DE CARACTERISTIQUES POUR LA RESOLUTION DU SYSTEME SONT PROPOSEES ET COMPAREES A UNE TECHNIQUE DE DECOUPLAGE UTILISEE DANS LA LITTERATURE. NOUS MONTRONS QUE LES METHODES COUPLEES PERMETTENT UNE MEILLEURE PRISE EN COMPTE DES ONDES CARACTERISTIQUES ASSOCIEES A CE SYSTEME. LE CALCUL AVEC LE SYSTEME COMPLET, DANS LE CAS D'UN ECOULEMENT HOMOGENE CISAILLE, MONTRE L'INSUFFISANCE DES MODELES ACTUELS A PRENDRE EN COMPTE L'EFFET COMBINE DES PROCESSUS ENERGETIQUES ET STRUCTURELS DE LA COMPRESSIBILITE. UNE MODIFICATION DU MODELE POUR LA CORRELATION PRESSION-DEFORMATION EN FONCTION DU NOMBRE DE MACH DE DISTORSION (CCM) PERMET UNE AMELIORATION DE LA PREDICTION DES COMPOSANTES DIAGONALES DE L'ANISOTROPIE. LES PREDICTIONS DU CHAMP MOYEN POUR DES COUCHES DE MELANGE, JUSQU'A UNE VALEUR DU NOMBRE DE MACH CONVECTIF DE M#C = 0.7, SONT EN ACCORD SATISFAISANT AVEC L'EXPERIENCE MEME DANS LE CAS OU LES CORRECTIONS DE COMPRESSIBILITE NE SONT PAS UTILISEES. LA CORRECTION STRUCTURELLE (CCM) PERMET, ELLE, DE CAPTER DE MANIERE QUALITATIVE L'INFLUENCE DU NOMBRE DE MACH SUR L'ANISOTROPIE DIAGONALE, OBSERVEE DANS L'EXPERIENCE. LES CALCULS D'ECOULEMENTS PARIETAUX A GRANDE VITESSE MONTRENT L'AVANTAGE D'UN MODELE DE TRANSPORT POUR LES TENSIONS TURBULENTES QUAND ON S'INTERESSE A UN CHAMP DE DEFORMATION COMPLEXE. CEPENDANT, LA METHODE DEVELOPPEE ICI, UTILISANT UNE APPROCHE PAR LOIS DE PAROIS, RESTE LIMITEE POUR LA REPRESENTATION DES ZONES DECOLLEES.
Author: MARKUS.. UHLMANN
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Languages : fr
Pages : 285
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CE TRAVAIL DE THESE CONTRIBUE AU DEVELOPPEMENT D'UNE METHODE DE CALCUL DES ECOULEMENTS TURBULENTS A HAUTE VITESSE. L'APPROCHE STATISTIQUE A L'AIDE D'UNE FERMETURE AU SECOND ORDRE POUR LE TENSEUR DE REYNOLDS EST CHOISIE. NOUS ETUDIONS LES MODELES EXISTANTS POUR LES EFFETS DE COMPRESSIBILITE, PAR RAPPORT A LA THEORIE DE REALISABILITE, ET PAR L'EVALUATION DIRECTE EN S'APPUYANT SUR DES DONNEES D'EXPERIENCE ET DE DNS. LA PARTIE HYPERBOLIQUE, NON-CONSERVATIVE DU SYSTEME D'EQUATIONS (EFFETS DE CONVECTION ET DE PRODUCTION) EST ANALYSEE EN TEMPS QUE PROBLEME DE RIEMANN. DEUX NOUVELLES METHODES DE CARACTERISTIQUES POUR LA RESOLUTION DU SYSTEME SONT PROPOSEES ET COMPAREES A UNE TECHNIQUE DE DECOUPLAGE UTILISEE DANS LA LITTERATURE. NOUS MONTRONS QUE LES METHODES COUPLEES PERMETTENT UNE MEILLEURE PRISE EN COMPTE DES ONDES CARACTERISTIQUES ASSOCIEES A CE SYSTEME. LE CALCUL AVEC LE SYSTEME COMPLET, DANS LE CAS D'UN ECOULEMENT HOMOGENE CISAILLE, MONTRE L'INSUFFISANCE DES MODELES ACTUELS A PRENDRE EN COMPTE L'EFFET COMBINE DES PROCESSUS ENERGETIQUES ET STRUCTURELS DE LA COMPRESSIBILITE. UNE MODIFICATION DU MODELE POUR LA CORRELATION PRESSION-DEFORMATION EN FONCTION DU NOMBRE DE MACH DE DISTORSION (CCM) PERMET UNE AMELIORATION DE LA PREDICTION DES COMPOSANTES DIAGONALES DE L'ANISOTROPIE. LES PREDICTIONS DU CHAMP MOYEN POUR DES COUCHES DE MELANGE, JUSQU'A UNE VALEUR DU NOMBRE DE MACH CONVECTIF DE M#C = 0.7, SONT EN ACCORD SATISFAISANT AVEC L'EXPERIENCE MEME DANS LE CAS OU LES CORRECTIONS DE COMPRESSIBILITE NE SONT PAS UTILISEES. LA CORRECTION STRUCTURELLE (CCM) PERMET, ELLE, DE CAPTER DE MANIERE QUALITATIVE L'INFLUENCE DU NOMBRE DE MACH SUR L'ANISOTROPIE DIAGONALE, OBSERVEE DANS L'EXPERIENCE. LES CALCULS D'ECOULEMENTS PARIETAUX A GRANDE VITESSE MONTRENT L'AVANTAGE D'UN MODELE DE TRANSPORT POUR LES TENSIONS TURBULENTES QUAND ON S'INTERESSE A UN CHAMP DE DEFORMATION COMPLEXE. CEPENDANT, LA METHODE DEVELOPPEE ICI, UTILISANT UNE APPROCHE PAR LOIS DE PAROIS, RESTE LIMITEE POUR LA REPRESENTATION DES ZONES DECOLLEES.
Author: THIERRY.. AURIER
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Languages : fr
Pages : 242
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CONTRIBUTION ORIGINALE A L'ANALYSE ET A LA SIMULATION NUMERIQUE DES ECOULEMENTS TURBULENTS A VOLUME VARIABLE. APPROCHE THEORIQUE. L'ANALYSE ET LA SIMULATION NUMERIQUE DES ECOULEMENTS TURBULENTS A VOLUME MASSIQUE VARIABLE NECESSITENT UNE DESCRIPTION MATHEMATIQUE DE L'EVOLUTION DES GRANDEURS PHYSIQUES EN GRANDEUR MOYENNE. LA RESOLUTION SOUTEND DE METTRE EN PLACE UN SYSTEME FERME D'EQUATIONS STATISTIQUEMENT MOYENNEES DECRIVANT CORRECTEMENT L'EVOLUTION DE L'ECOULEMENT DE TELS FLUIDES. LA PRESENCE DU VOLUME MASSIQUE ACCROIT CONSIDERABLEMENT LA COMPLEXITE STRUCTURELLE D'UN TEL SYSTEME, INTRODUISANT NOTAMMENT UN FORT COUPLAGE ENTRE TOUTES LES EQUATIONS. L'ECRITURE DES EQUATIONS DE BILAN PAR UNITE DE MASSE EN MOYENNE STATISTIQUE DE REYNOLDS CONDUIT A LA PROPOSITION D'UN SYSTEME MATHEMATIQUEMENT APPROPRIE A L'ANALYSE DES ECOULEMENTS A MASSE VOLUMIQUE VARIABLE. L'UTILISATION D'UN OPERATEUR CENTRE NOUS PERMET DE IDENTIFIER LES DIFFERENTS PHENOMENES PHYSIQUES PRESENTS DANS LES ECOULEMENTS TURBULENTS, ENRICHISSANT L'ANALYSE ET LA MODELISATION. ON DEGAGE UNE STRUCTURE MATHEMATIQUE REMARQUABLE DES EQUATIONS DE BILAN, EN METTANT PARTICULIEREMENT EN RELIEF LE ROLE DE LA FLUCTUATION DE VOLUME. NOUS PROPOSONS ALORS UN SYSTEME D'EQUATION ENTIEREMENT FERME AU SECOND ORDRE COMPLETE PAR UNE DEMARCHE ORIGINALE DE CONSTRUCTION DE MODELES EQUIVALENTS DE TURBULENCE UTILISANT LA COMPLEMENTARITE DE DEUX PROCESSUS STATISTIQUES D'ANALYSE DES ECOULEMENTS COMPRESSIBLES. SIMULATION NUMERIQUE. LA SIMULATION NUMERIQUE D'UN JET PLAN CHAUFFE HORS HYPOTHESE DE BOUSSINESQ PERMET DE VALIDER LA DEMARCHE DE FERMETURE TURBULENTE. CES RESULTATS SONT OBTENUS A PARTIR DE L'ECRITURE ET LA STABILISATION D'UN NOUVEAU CODE DE CALCUL QUETZAL. LES PREMIERS RESULTATS METTENT EN EVIDENCE L'ACTION DETERMINANTE DE LA VARIATION ET DE LA FLUCTUATION DE VOLUME SUR LES ECHELLES CARACTERISTIQUES DE L'ECOULEMENT AINSI QUE SUR SA STRUCTURE TURBULENTE
Author: Michael John Baines
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Category : Fluid dynamics
Languages : en
Pages : 588
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Author: ANNE.. CADIOU
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 561
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LA MODELISATION STATISTIQUE EN UN POINT D'ECOULEMENTS TURBULENTS INCOMPRESSIBLES CONSTITUE LE CADRE DE CE TRAVAIL. DANS UN PREMIER TEMPS, L'ETUDE DU COMPORTEMENT DE MODELES HOMOGENES CLASSIQUES DE TYPE R#I#J - A ETE EFFECTUEE POUR DES ECOULEMENTS SOUMIS A DES EFFETS DE ROTATION. CETTE ETUDE A PERMIS DE S'INTERESSER PLUS PARTICULIEREMENT A LA MODELISATION DU TENSEUR DES CORRELATIONS PRESSION-DEFORMATION ET DE DISCUTER DES CONTRAINTES D'OBJECTIVITE, DE REALISABILITE, ET DE VERIFICATION DES ETATS LIMITES DE DISTORSIONS RAPIDES. LES MODELES CHOISIS ONT ETE TESTES SUR DES ECOULEMENTS HOMOGENES CLASSIQUES ET COMPARES A DES RESULTATS DE SIMULATION DIRECTE. LES DIFFICULTES DE PREDICTION DES ECOULEMENTS FORTEMENT ROTATIONNELS PAR CES FORMULATIONS CLASSIQUES ONT CONDUIT AU DEVELOPPEMENT D'UN MODELE HOMOGENE BASE SUR L'EQUATION DE TRANSPORT DU TENSEUR DES CORRELATIONS PRESSION-DEFORMATION, DONT L'EXPRESSION EST DEDUITE D'UNE DESCRIPTION SPECTRALE DE LA TURBULENCE. CE MODELE NECESSITE LA FERMETURE DE TROIS TERMES, CORRESPONDANT AU TENSEUR DES TAUX DE DISSIPATION ET AUX TERMES LENT ET RAPIDE DE L'EQUATION D'EVOLUTION DU TENSEUR DE REYNOLDS. SES PERFORMANCES ONT ETE COMPAREES AUX MODELES CLASSIQUES DANS LES CAS HOMOGENES PRECEDENTS ET POUR DES ECOULEMENTS DE DISTORSIONS RAPIDES. LES COMPARAISONS ONT MONTRE NOTAMMENT UN MEILLEUR COMPORTEMENT DU TERME RAPIDE DE CE MODELE PAR RAPPORT AUX FORMULATIONS CLASSIQUES. LA PRISE EN COMPTE DES EFFETS DE PAROI CONSTITUE LA DEUXIEME PARTIE DU TRAVAIL DE THESE. TROIS MODELES DU SECOND ORDRE BAS-REYNOLDS ONT ETE APPLIQUES AU CAS DU CANAL PLAN ETABLI. LES COMPORTEMENTS ASYMPTOTIQUES DES MODELES ONT ETE COMPARES A L'AIDE DE DEVELOPPEMENTS DE TAYLOR AU VOISINAGE DES PAROIS ET DE RESULTATS DE SIMULATION DIRECTE. L'EXTENSION DU MODELE DEVELOPPE PRECEDEMMENT POUR DES ECOULEMENTS HOMOGENES A EGALEMENT ETE EFFECTUEE DANS LE CAS DU CANAL PLAN. LE NIVEAU INHABITUEL DE LA FERMETURE PROPOSEE REND DIFFICILE SON APPLICATION A DES CONFIGURATIONS TRIDIMENSIONNELLES. LA DERNIERE PARTIE DE CE TRAVAIL EST PAR CONSEQUENT CONSACREE A LA VALIDATION DE FERMETURES BAS-REYNOLDS CLASSIQUES, DANS LE CAS D'ECOULEMENTS EN GEOMETRIE COMPLEXE. LE COMPORTEMENT DE L'UN DES MODELES DU SECOND ORDRE ETUDIE PRECEDEMMENT DANS LE CAS DU CANAL PLAN EST VALIDE SUR UN CAS TEST TRIDIMENSIONNEL CARACTERISE PAR UN TOURBILLON LONGITUDINAL INTENSE
Author: HERMILO.. RAMIREZ-LEON
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Category :
Languages : fr
Pages : 227
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L'OBJECTIF DE CETTE RECHERCHE EST L'ANALYSE THEORIQUE, LA MODELISATION ET LA RESOLUTION NUMERIQUE D'ECOULEMENTS A MASSE VOLUMIQUE VARIABLE. ON ETABLIT UNE FORMULATION MATHEMATIQUE QUI PREND EN COMPTE LA VARIATION DE LA MASSE VOLUMIQUE A PARTIR D'UN DEVELOPPEMENT LIMITE AU PREMIER ORDRE SUR LES FLUCTUATIONS DE PRESSION. LES EQUATIONS STATISTIQUES DE LA TURBULENCE SONT OBTENUES EN UTILISANT LA DECOMPOSITION STATISTIQUE DE REYNOLDS. LES MECANISMES PHYSIQUES DE BILAN SONT DECRITS EN UTILISANT UN DECOUPLAGE FORMEL DU PROCESSUS ISOVOLUME AUXQUELS S'AJOUTENT DES TERMES DE DEVIATION ASSOCIES AUX CHANGEMENTS DE VOLUME. LES EQUATIONS DE LA TURBULENCE QUI EN RESULTENT SONT MODELISEES A L'AIDE D'UNE FERMETURE AU SECOND ORDRE. LE MODELE INTRODUIT UN TRAITEMENT PARTICULIER DES MECANISMES DE DISSIPATION. DANS LE CODE DE CALCUL QUI A ETE DEVELOPPE L'EQUATION DE CONTINUITE EST RESOLUE A L'AIDE D'UNE EXTENTION DE LA METHODE DE COMPRESSIBILITE ADAPTEE AU CAS D'UN ECOULEMENT COMPRESSIBLE. LES RESULTATS OBTENUS POUR DES JETS PLANS TURBULENTS FAIBLEMENT CHAUFFES ET FORTEMENT CHAUFFES SONT COMPARES A DES DONNEES EXPERIMENTALES ET A D'AUTRES SIMULATIONS NUMERIQUES. L'INFLUENCE DE LA VARIATION DE LA MASSE VOLUMIQUE EST MISE EN EVIDENCE
Author: Morjane Himdi
Publisher:
ISBN:
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Languages : fr
Pages : 260
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Book Description
L'objectif de cette thèse est d'apporter une contribution à la modélisation des écoulements de fluides compressibles et peu compressibles en utilisant le code de calcul kiva-ii. La première partie est consacrée à l'aspect théorique du problème, conduisant à une formulation mathématique adéquate. On y montre notamment les difficultés de la résolution numérique des équations de Navier-Stokes dans le cas des écoulements de fluides dits peu compressibles (écoulements à faible nombre de mach). Ces difficultés sont dues essentiellement à la grande disparité qu'il y a entre le temps caractéristique de la propagation des ondes acoustiques et celui lié à la convection. Une méthode est alors développée, elle consiste à utiliser l'hypothèse de faible nombre de mach pour éliminer les ondes acoustiques présentes dans l'écoulement et qui sont sans intérêts dans ce cas. Dans la deuxième partie, nous avons abordé l'étude des différentes méthodes numériques utilisées dans le code kiva-ii, ainsi que la caractérisation des algorithmes de résolution dont ils font appel. Une discussion concernant ce code, et les principales modifications dont il a fait l'objet sont présentées dans la troisième et la quatrième partie. La cinquième partie est consacrée à la présentation des cas tests que nous avons traités pour valider les différentes méthodes adoptées. Dans la sixième partie, nous avons abordé les modèles physiques pour la turbulence. Trois modèles de fermeture (modèle longueur de mélange, modèle à une équation de transport et modèle à deux équations de transport) sont alors étudiés et comparés
Author: YANN.. LEBRET
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 200
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Book Description
LE SUJET DE CETTE THESE EST LA MODELISATION DES ECOULEMENTS TURBULENTS COMPRESSIBLES. LE PREMIER CHAPITRE CONSISTE EN UNE REVUE BIBLIOGRAPHIQUE DU PROBLEME ET, EN INTRODUISANT LES PARAMETRES DE BASE, DEGAGE LES MECANISMES FONDAMENTAUX GOUVERNANT LA COUCHE DE MELANGE. LE CHAPITRE 2 CONSISTE EN UNE PRESENTATION DES DIFFERENTS MODELES DE TURBULENCE: K-EPSILON MONO ET BI-ECHELLES AINSI QU'UN MODELE DU SECOND ORDRE, SANS ET AVEC TERMES DE COMPRESSIBILITE. LE TROISIEME CHAPITRE DETAILLE LA TECHNIQUE D'INTEGRATION NUMERIQUE DE TYPE VOLUMES FINIS, FONDEE SUR L'ALGORITHME DE MAC CORMACK. PUIS LE DERNIER CHAPITRE CONSISTE EN L'EXPLOITATION DE DIFFERENTS CAS TESTS. UN PROCEDE DE POST TRAITEMENT S'APPUYANT SUR L'ANALYSE PAR ONDELETTES EST UTILISE POUR L'ANALYSE DES RESULTATS INSTATIONNAIRES
Author: Mohamed Chagdali
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 112
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Book Description
ON REALISE UN MAILLAGE AUTOUR D'UN PROFIL QUELCONQUE A L'AIDE DE LA METHODE DES SINGULARITES. LES EQUATIONS DE NAVIER STOKES, EN FORMULATION FONCTION DE COURANT-TOURBILLON,SONT INTEGREES PAR UNE METHODE AUX DIFFERENCES FINIES DE HAUTE PRECISION UTILISANT UN SCHEMA DE TYPE HERMITIEN COMPACT. LA TURBULENCE EST TRAITEE AVEC UN MODELE DE FERMETURE A UNE EQUATION DE TRANSPORT POUR L'ENERGIE ET UNE LOI EMPIRIQUE DE LONGUEUR DE MELANGE. LES CONDITIONS AUX LIMITES SONT DU TYPE " LOI DE PAROI ". ON PRESENTE DES RESULTATS DE CALCUL POUR DIFFERENTS TYPES DE PROFILS
Author: Lual Jervase
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ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 235
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Book Description
Cette étude constitue une contribution à la modélisation des écoulements de parois par voie de simulation numérique. L'approche générale adoptée relève avant tout de l'analyse phénoménologique et débouche sur une démarche de modélisation, dans le cadre d'une fermeture au second ordre, en deux étapes. La première étape consiste à dégager les spécificités de la turbulence pariétale en distinguant plusieurs effets dans l'influence exercée par une paroi solide sur la turbulence. Ces effets sont au nombre de trois : le blocage, l'action de la viscosité et celle du cisaillement moyen. Il ressort principalement de l'analyse que l'existence d'un effet d'impact sur la paroi entraîne un transfert d'énergie intercomposante qui est modéré par la viscosité et qui s'effectue au détriment de la contrainte normale à la paroi. Ensuite, le processus de retour a l'isotropie est inhibé à l'approche de la paroi. Enfin, l'existence du cisaillement moyen inhomogene, qui a un effet isotropisant sur les contraintes turbulentes, rend l'hypothèse " de l'approximation locale " inapplicable en turbulence de paroi. La seconde étape du travail est relative à la construction d'un modèle de fermeture qui prend en compte l'ensemble de ces spécificités a partir d'une forme linéaire " à grand nombre de Reynolds de turbulence ". Les résultats de calculs d'écoulements cisaillés simples (dont la couche limite) montrent que la qualité de prédiction d'une schématisation linéaire peut égaler celle de schématisations d'ordre plus élevé.
Author: Céline Lo
Publisher:
ISBN:
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Languages : fr
Pages : 165
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Book Description
Cette étude a pour objectif le développement et la validation d'un modèle de turbulence au second-ordre bas-Reynolds indépendant des paramètres géométriques liés aux parois (normales et distances). Ce modèle a été développé sur la base du modèle proposé par Gerolymos et Vallet en 2001. Cette nouvelle fermeture comprend une nouvelle modélisation de la diffusion de pression, du terme de redistribution et du tenseur de dissipation. En particulier, la partie lente du terme de redistribution et la partie anisotrope du tenseur de dissipation de l'équation de transport des tensions de Reynolds sont découplées, contrairement au modèle de Gerolymos et Vallet. La validation de ce modèle a été réalisée sur plusieurs configurations : écoulement dans un canal plan 1-D quasi-incompressible et compressible, écoulement subsonique sur une plaque plane 2-D, intéraction onde de choc/couche limite turbulente en écoulement 2-D supersonique avec décollement, écoulement subsonique 2-D dans un diffuseur asymétrique plan avec large zone de recirculation, écoulement 3-D dans un canal coudé en S. Les résultats obtenus sont satisfaisants et améliorent ceux du modèle de Gerolymos et Vallet, notamment concernant la prédiction du décollement et du recollement de la couche limite et du coefficient de pression. Une étude détaillée des termes de l'équation de transport des tensions de Reynolds par des calculs a priori a été minutieusement effectuée. Cette analyse a été possible grâce à la base de données de simulation numérique directe d'un écoulement quasi-incompressible dans un canal plan 1-D développée au cours de la thèse de Dorothée Sénéchal en 2009. Celle-ci donne accès à toutes les corrélations triples de vitesse intervenant dans le calcul de la corrélation pression-vitesse de l'équation de transport des tensions de Reynolds ainsi qu'à la décomposition en partie lente et rapide, homogène et inhomogène, proposée par Chou, de toutes les corrélations faisant intervenir la fluctuation de pression. Afin de fournir une représentation commune à tous les modèles pour le terme de redistribution, une base de représentation pôlynomiale incluant les termes inhomogènes a été développée. Nous avons mis en évidence que la prédiction de l'équation de transport du taux de dissipation de l'énergie cinétique turbulente ne pouvait pas influencer la prédiction proche paroi des tensions de Reynolds. Une des conclusions de cette étude est que la modélisation d'une équation de transport pour le tenseur de dissipation doit être envisagée pour prédire correctement le comportement proche paroi de la turbulence. Finalement, des suggestions sont données pour améliorer le modèle
