these approches numeriques pour la simulation du bruit a large ...

28 Turbulence et bruit à large bande
A faible nombre de Reynolds (Red ∼ 500), la simulation numérique directe (DNS 2 )
permet une analyse physique, notamment sur l’apparition de la tridimensionalité
[116, 81].
Pour des nombres de Reynolds plus élevés, la DNS possède des temps de calcul
largement excessifs, l’approche moyennée RANS 2 instationnaire permet alors une
représentation du lâcher tourbillonnaire où la turbulence est modélisée par des in-
tensités moyennes. En régime sous- et sur-critique, la fréquence du lâcher est tou-
tefois sur-estimée d’environ 25%, mais Cox et al. [24] ont montré que l’évolution
numérique suivait l’évolution expérimentale en fonction de Red.
L’accroissement de la puissance informatique a donc naturellement poussé à l’uti-
lisation de la LES 2 . Cette approche simule les grosses structures turbulentes. Elle
permet donc d’une part de restituer une partie des fluctuations non périodiques,
ce que l’approche RANS ne prédit pas. D’autre part, elle est moins coûteuse que
la DNS et permet l’étude d’écoulements à des Re plus élevés. Rodi [90] fournit
une intéressante analyse comparative de simulations effectuées par LES sur des cas
tests de corps non profilés, évaluant la sensibilité en fonction des choix numériques
effectués (modèle de sous-maille, maillage...). Breuer [11] qualifie d’ailleurs la simula-
tion de l’écoulement autour d’un barreau circulaire à Red = 140 000 de ”challenging
test case”. La comparaison RANS/LES effectuées par Kato et al. [58, 57] à Red = 10 4
aboutit toutefois à un net avantage pour la LES. Les forces moyennes et la fréquence
du lâcher sont prédites en accord avec l’expérience pour la LES, et le rôle important
de la tridimensionnalité est confirmé. Enfin, les calculs récents de Wang [112] en
régime sur-critique (Red = 2 10 6 ) sont prometteurs vis-à-vis de l’application de la
LES à de très hauts nombres de Reynolds.
On peut enfin signaler l’ouvrage de Zdravkovich [119] qui couvre l’ensemble des
phénomènes associés à l’écoulement autour d’un barreau et fournit de nombreuses
références.
Approche statistique en régime sous-critique
Les forts effets turbulents dans le sillage d’un barreau en régime sous-critique
peuvent être appréhendés au travers d’analyses statistiques. Szepessy [107] a ainsi
publié une étude expérimentale à partir de mesures temporelles de pression sur le
côté d’un barreau à des séparations selon l’envergure η = z −z0 variables (z0 désigne
l’envergure du point de référence). Le nombre de Reynolds est Red = 4.3 10 4 et les
2. cf. chapitre 2 pour plus de détails sur les méthodes numériques en aérodynamique (DNS, LES,
RANS).