Application du couplage RANS/LES aux écoulements turbulents à haut nombre de Reynolds de l'industrie nucléaire

• Main Author: Benarafa, Younes
• Language: FRE
• Published: Université Pierre et Marie Curie - Paris VI 2005
• Subjects: [PHYS:PHYS:PHYS_FLU-DYN] Physics/Physics/Fluid Dynamics; [SPI:NRJ] Engineering Sciences/Electric power; Mécanique des fluides; Simulation numérique; CFD; Turbulence; RANS; méthodes statistiques; simulation des grandes échelles; couplage RANS/LES; modèle de paroi TBLE; terme de forçage; canal plan; écoulement pariétal dans une matrice d'obstacles cubiques
• Online Access: http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00011371; http://tel.archives-ouvertes.fr/docs/00/05/46/05/PDF/THESE_YB_060113.PDF; http://tel.archives-ouvertes.fr/docs/00/05/46/05/ANNEX/THESE_YB_060113.PS

La difficulté principale de réaliser la simulation numérique d'un écoulement turbulent à haut nombre de Reynolds est de préserver la capture des effets instationnaires sans induire un coût de calcul prohibitif. Nous avons, tout d'abord, exhibé les principaux défauts des simulations des grandes échelles avec un modèle de paroi standard dans une configuration de canal plan bi-périodique dans un contexte de maillage grossier. Dans ce cadre, nous avons proposé deux approches basées sur une stratégie de couplage RANS/LES pour corriger pour corriger ces défauts. La première repose sur l'application du modèle de paroi TBLE à une simulations des grandes échelles, qui consiste à résoudre des équations de couche limite simplifiées et instationnaires avec une modélisation de type RANS dans la zone proche paroi. La seconde consiste à réaliser simultanément un calcul RANS et une simulation des grandes échelles dont le champ filtré moyen sera corrigé grâce au calcul RANS par l'intermédiaire d'un terme de forçage. Ces différentes méthodes de modélisations ont été implémentéesdanns le code de calcul TRIO_U du CEA Grenoble. Les configurations étudiées sont le canal plan bi-périodique et un écoulement pariétal dans une matrice d'obstacles cubiques. Les deux approches fournissent des résultats encourageants et permettent d'effectuer des simulations instationnaires à un coût numérique réduit.