Etude par simulation numérique temporelle des effets de compressibilité en couche de mélange plane turbulente PDF Download
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Author: Alexandre Beer
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ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 174
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Book Description
Cette étude est consacrée aux effets de compressibilité en couche de mélange plane turbulente et réalisée à l'aide de Simulations Numériques Directes et des Grandes Echelles temporelles. Dans un premier temps, de nouvelles conditions aux limites non-refléchissantes sont testées et validées dans le cas temporel mais également spatial. Ensuite, l'influence de la taille du domaine de calcul est étudiée dans le cas faiblement compressible. Pour un domaine trop petit, le taux de croissance et les fluctuations de vitesse sont sous-estimés à cause du confinement imposé. Il apparaît notamment important que la dimension transversale soit du même ordre que la dimension longitudinale afin d'éviter la bidimensionnalisation de l'écoulement. L'influence de la compressibilité sur les structures cohérentes et les statistiques turbulentes est enfin détaillée. L'augmentation de la compressibilité conduit à l'inclinaison des tourbillons dans le sens de l'écoulement et à la diminution de leur diamètre. Ces structures sont alors apparentées aux tourbillons en lambda dont seule la pointe interagit avec les courant externes, réduisant l'efficacité du mélange. On observe également l'inhibition des appariements tourbillonnaires, principal mécanisme de croissance de la couche cisaillée libre. Les fluctuations de vitesse sont réduites lors de la transition mais aussi en turbulence développée. Il apparaît que la compressibilité affecte particulièrement l'écoulement dans la direction verticale, ce qui reste valable pour le tenseur d'anisotropie de Reynolds. Les composantes longitudinales des tenseurs des contraintes de Reynolds et d'anisotropie de Reynolds ne sont cependant pas affectées par la compressibilité. Ces résultats sont consistants avec le concept de réduction de communication observée à hauts nombres de mach.
Author: Alexandre Beer
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Category :
Languages : fr
Pages : 174
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Book Description
Cette étude est consacrée aux effets de compressibilité en couche de mélange plane turbulente et réalisée à l'aide de Simulations Numériques Directes et des Grandes Echelles temporelles. Dans un premier temps, de nouvelles conditions aux limites non-refléchissantes sont testées et validées dans le cas temporel mais également spatial. Ensuite, l'influence de la taille du domaine de calcul est étudiée dans le cas faiblement compressible. Pour un domaine trop petit, le taux de croissance et les fluctuations de vitesse sont sous-estimés à cause du confinement imposé. Il apparaît notamment important que la dimension transversale soit du même ordre que la dimension longitudinale afin d'éviter la bidimensionnalisation de l'écoulement. L'influence de la compressibilité sur les structures cohérentes et les statistiques turbulentes est enfin détaillée. L'augmentation de la compressibilité conduit à l'inclinaison des tourbillons dans le sens de l'écoulement et à la diminution de leur diamètre. Ces structures sont alors apparentées aux tourbillons en lambda dont seule la pointe interagit avec les courant externes, réduisant l'efficacité du mélange. On observe également l'inhibition des appariements tourbillonnaires, principal mécanisme de croissance de la couche cisaillée libre. Les fluctuations de vitesse sont réduites lors de la transition mais aussi en turbulence développée. Il apparaît que la compressibilité affecte particulièrement l'écoulement dans la direction verticale, ce qui reste valable pour le tenseur d'anisotropie de Reynolds. Les composantes longitudinales des tenseurs des contraintes de Reynolds et d'anisotropie de Reynolds ne sont cependant pas affectées par la compressibilité. Ces résultats sont consistants avec le concept de réduction de communication observée à hauts nombres de mach.
Author: Dominique Guézengar
Publisher:
ISBN: 9782726110966
Category :
Languages : fr
Pages : 240
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Book Description
LE BUT DE CETTE THESE EST D'EVALUER LES PERFORMANCES DU MODELE K ET DE PROPOSER DES AMELIORATIONS SUR TROIS POINTS OU IL EST MIS EN DEFAUT. LA COMPRESSIBILITE, LES VARIATIONS DE MASSE VOLUMIQUE ET L'ANISOTROPIE CONSTITUENT DONC LES THEMES CENTRAUX DU MEMOIRE. ON S'EST INTERESSE A L'ETUDE, LA MODELISATION ET A LA SIMULATION NUMERIQUE D'ECOULEMENTS COMPRESSIBLES TURBULENTS (COUCHES DE MELANGE, COUCHES LIMITES ET RAMPE DE COMPRESSION). POUR LES EFFETS COMPRESSIBLES, NOUS AVONS EXPLOITE PLUSIEURS MODELES EXISTANT DANS LA LITTERATURE ET NOUS PROPOSONS UNE DOUBLE DEFINITION DE LA VISCOSITE TURBULENTE QUI PERMET UNE ADAPTATION OPTIMALE DE CES MODELES. NOUS MONTRONS ALORS LEUR EFFICACITE SUR LES COUCHES DE MELANGE ET LEUR DEFAILLANCE SUR LES AUTRES CAS. DANS LA SECONDE PARTIE, NOUS AVONS ETUDIE L'INFLUENCE DES VARIATIONS DE LA MASSE VOLUMIQUE. POUR LES COUCHES DE MELANGE, NOUS PROPOSONS UN CFFICIENT # COMPATIBLE AVEC DES GRADIENTS DE MASSE VOLUMIQUE ET DES EFFETS DE NOMBRE DE MACH. NOUS OBTENONS ALORS DE BONS RESULTATS POUR LE CALCUL DE COUCHES DE MELANGE COMPRESSIBLES A FORTE VARIATION DE MASSE VOLUMIQUE, ALORS QUE LE MODELE K EST MIS EN DEFAUT SUR CE TYPE CALCUL. ENFIN, L'ANISOTROPIE EST PRISE EN COMPTE PAR DEUX MODELES EARSM QUI PRESENTENT DES RESULTATS TRES SATISFAISANTS SUR PLUSIEURS GEOMETRIES ET REPRODUISENT LES TENDANCES OBSERVEES EXPERIMENTALEMENT. PAR CONTRE, ILS APPARAISSENT DECEVANTS DANS LES CAS D'INTERACTION ONDE DE CHOC/COUCHE LIMITE. NOTONS QUE LES RESULTATS ONT ETE OBTENUS AVEC UNE METHODE MIXTE ELEMENTS/VOLUMES FINIS ASSOCIEE A DES LOIS DE PAROI, QUE L'IMPLANTATION DES DIVERS MODELES N'A PAS POSE DE DIFFICULTE PARTICULIERE ET QUE LES PERFORMANCES NUMERIQUES (EN TERME DE ROBUSTESSE ET DE CONVERGENCE) SONT RESTEES GLOBALEMENT INCHANGEES PAR RAPPORT AU MODELE K DE BASE.
Author: Françoise Cruaud
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Languages : fr
Pages : 149
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Book Description
CE MEMOIRE EST CONSACRE A LA SIMULATION NUMERIQUE DE JETS ET COUCHES DE MELANGE TURBULENTS BIDIMENSIONNELS. POUR CALCULER CES ECOULEMENTS, UN MODELE DE TURBULENCE AUX TENSIONS DE REYNOLDS A ETE IMPLANTE DANS UN CODE DE CALCUL RESOLVANT LES EQUATIONS DE NAVIER-STOKES COMPRESSIBLES MOYENNEES. LA METHODE NUMERIQUE UTILISE UN SCHEMA EXPLICITE DU TYPE RUNGE-KUTTA POUR L'INTEGRATION EN TEMPS. LES EQUATIONS MODELISEES DU TRANSPORT DE LA TURBULENCE SONT RESOLUES, A CHAQUE PAS DU RUNGE-KUTTA, DE MANIERE DECOUPLEE PAR RAPPORT AUX EQUATIONS DU CHAMP MOYEN. LES TERMES SOURCE DES EQUATIONS SONT INTEGRES EXPLICITEMENT. LA VALIDATION EST EFFECTUEE AVEC LE MODELE DE REFERENCE DE LAUNDER REECE ET RODI. LES FLUX DE CHALEUR TURBULENTS SONT FERMES PAR UNE HYPOTHESE DE TRANSPORT DE TYPE PREMIER GRADIENT. ON PRESENTE DES CONFRONTATIONS CALCUL-EXPERIENCE DANS LE CAS DE COUCHES DE MELANGE OU JETS SUPERSONIQUES CHAUFFES. ON DISCUTE LA VALIDITE DE CE TYPE DE MODELE DANS LES SITUATIONS OU LES EFFETS DE COMPRESSIBILITE SONT IMPORTANTS (JET FORTEMENT CHAUFFE)
Author: Renaud Sauvage
Publisher:
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Category :
Languages : fr
Pages : 170
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Book Description
La simulation numérique directe est mise en oeuvre pour dégager les effets de compressibilité qui se manifestent dans les écoulements à grandes vitesses. La configuration de zone de mélange où ces phénomènes apparaissent et qui ne sont que partiellement expliqués, est retenue. La première phase consiste en la parallélisation et l'optimisation du code, ainsi qu'en l'implantation de conditions aux limites et à leur validation. Un code de stabilité linéaire non visqueuse est développé afin de générer le champ de perturbations initiales à l'aide des modes les plus instables. Après la mise en place de l'outil numérique, les nombres de Mach convectifs 0.4, 0.8, 1.2 et 1.6 sont traités. Les résultats ont permis de détailler la transition dont les mécanismes sont très différents à faibles et à forts nombres de Mach. L'apparition de chocs locaux de faible intensité dans les cas supersoniques a pu être également mise en évidence. Le traitement statistique et les bilans énergétiques de l'écoulement turbulent ont permis de dégager les termes prépondérants qui sont responsables des effets de compressibilité. A l'issue de ce travail, une base de donńées existe et peut être utilisée à l'amélioration des modèles de turbulence compressible.
Author: Irman Yudiana
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Languages : fr
Pages : 150
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Ce travail se place dans le cadre de l'étude des écoulements turbulents compressibles au sein du Laboratoire de Mécanique des Fluides et d'Acoustique de l'Ecole Centrale de Lyon. Les travaux antérieurs ont montré que le modèle de turbulence de type k — ε standard couplé avec des lois de paroi était incapable de prédire correctement les écoulements compressibles avec recirculation. Dans ce travail, on se propose d'introduire des modélisations tenant compte de deux paramètres physiques supplémentaires pour améliorer les prédictions de tels écoulements: l'effet de bas nombre de Reynolds et l'effet de compressibilité. Ainsi, nous avons étudié différentes versions du modèle k — ε à bas nombre de Reynolds, ainsi que d'autres modèles à deux équations, tels que les modèles k — ω, k — R et k — l. Ces modèles ont ensuite été appliqués pour étudier les deux problèmes suivants : -La simulation des couches limites turbulentes compressibles. -La simulation des interactions supersoniques entre une onde de choc et une couche limite turbulente. Ces deux phénomènes jouent un rôle prépondérant dans de nombreuses situations tant en aérodynamique interne qu'en aérodynamique externe. C'est pourquoi il est important de pouvoir prédire correctement les caractéristiques de tels écoulements. Nous verrons que les modèles à bas nombre de Reynolds apportent une nette amélioration de prédiction du décollement de l'écoulement. Par ailleurs, les résultats de simulation montrent également que des modélisations des effets de compressibilité ont pour effet d'élargir la zone de recirculation.
Author: Bernard Marquez
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Languages : fr
Pages : 232
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L'objectif de ce travail est d'étendre un code industriel, résolvant les équations de Navier-Stokes stationnaires moyennées (RANS), à l'instationnaire puis à la simulation des grandes échelles (LES). Une approximation éléments finis en espace fondée sur la formulation Galerkin/Moindres Carrés est utilisée. L'intégration temporelle est assurée par un schéma explicite Runge Kutta à quatre pas. Les différentes formulaions spatiales et le schéma en temps sont décrits, analysés sur l'équation d'advection monodimensionnelle, puis validés sur des calculs d'amplification temporelle d'instabilités (couche de mélange et couche limite bidimensionnelles). Le modèle de Smagorinsky et une variante sélective sont implémentés. La validation des méthodes numériques et des différents modèles de sous-maille est effectuée sur des simulations de turbulence homogène isotrope et de couches de mélange temporelles tridimensionnelles à différents nombres de Reynolds. L'application finale est l'étude de l'effet d'un jet supersonique sur une couche de mélange plane confinée subsonique supersonique. Les résultats des différentes simulations des grandes échelles sont comparés à une expérience réalisée au CEAT de Poitiers ainsi qu'avec des simulations moyennées k-e.
Author: Thi Phuong Nguyen
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Languages : fr
Pages : 178
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Ce travail est consacre à la modélisation numérique et l'analyse physique des couches limites compressibles soumises à des gradients de pression favorables et adverses. Dans la première partie, une couche limite incompressible sans gradient de pression est calculée par un code de calcul de type parabolique. les résultats théoriques et expérimentaux nous ont permis de valider ce code et d'évaluer la performance des différents modèles de turbulence a deux équations. Ensuite, nous étudions les effets de la compressibilité. L'extension des fonctions d'amortissement des modèles classiques de type k - e aux écoulements compressibles est discutée. Les résultats comparés avec les données expérimentales nous montrent la capacité des modèles de décrire des couches limites compressibles. Dans la dernière partie, le code de calcul est appliqué aux écoulements compressibles à des gradients de pression favorables et adverses. Les effets des gradients de pression sur les couches limites subsoniques sont analysés, et ensuite nous étudions les effets combinés des gradients de pression et de la compressibilité. Les performances de différents modèles dans ces configurations complexes sont évaluées.
Author: LAETITIA.. DORIS
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 199
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Book Description
DANS CETTE ETUDE, L'ECOULEMENT DE LA COUCHE DE MELANGE TURBULENTE ET COMPRESSIBLE EST SIMULE NUMERIQUEMENT. LA METHODE DE LA SIMULATION DES GRANDES ECHELLES EST CHOISIE DE FACON A UTILISER UN NOMBRE DE REYNOLDS PROCHE DES VALEURS EXPERIMENTALES. L'ORIGINALITE DE L'ETUDE RESIDE DANS LE FAIT QUE C'EST LE DEVELOPPEMENT SPATIAL ET NON TEMPOREL QUI EST ETUDIE, CE QUI PERMET DE COMPARER QUANTITATIVEMENT LES RESULTATS OBTENUS AVEC LES DONNEES EXPERIMENTALES DISPONIBLES DANS LA LITTERATURE. A L'ENTREE DU DOMAINE DE CALCUL ON UTILISE UN PROFIL MOYEN DE COUCHE LIMITE, AUQUEL ON SUPERPOSE UN BRUIT BLANC. DANS UN PREMIER TEMPS, DES SIMULATIONS TRIDIMENSIONNELLES A UN NOMBRE DE MACH CONVECTIF DE 0,64 SONT EFFECTUEES AVEC TROIS AMPLITUDES DE BRUITS BLANCS DIFFERENTES, ET AVEC DEUX SCHEMAS NUMERIQUES DIFFERENTS. L'EVOLUTION LONGITUDINALE DE L'EPAISSEUR DE VORTICITE DE LA COUCHE EST INFLUENCEE A LA FOIS PAR L'AMPLITUDE DU BRUIT BLANC ET PAR LE SCHEMA NUMERIQUE. LES RESULTATS QUI DONNENT LE MEILLEUR ACCORD AVEC L'EXPERIENCE SONT DONNES PAR L'AMPLITUDE LA PLUS ELEVEE SUR LA COMPOSANTE LONGITUDINALE DE LA VITESSE ET PAR LE SCHEMA WENO. DANS CE CAS ON OBTIENT UN COMPORTEMENT AUTO-SIMILAIRE POUR LES INTENSITES TURBULENTES, ET LES COEFFICIENTS DE DISSYMETRIE SONT BIEN PREDITS. CEPENDANT L'INTENSITE TURBULENTE LONGITUDINALE EST SURPREDITE AU CENTRE DE LA COUCHE. DANS UN DEUXIEME TEMPS, UNE SIMULATION A UN NOMBRE DE MACH CONVECTIF DE 1,0 EST EFFECTUEE, AFIN D'ETUDIER LES EFFETS DE LA COMPRESSIBILITE. ON OBSERVE UNE REDUCTION DU TAUX DE CROISSANCE ET DES INTENSITES TURBULENTES, CE QUI EST EN ACCORD AVEC LES EXPERIENCES. LES EFFETS DE LA COMPRESSIBILITE SUR LE BILAN DE L'ENERGIE CINETIQUE TURBULENTE SONT AUSSI ETUDIES.
Author: Jean-Paul Dussauge
Publisher:
ISBN:
Category : Cylinders
Languages : fr
Pages : 292
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Book Description
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
