Simulation numérique directe de la turbulence en présence d ... - ISAE

136 Chapitre 5. Turbulence en présence d’un blocage pariétal
5.2.3.1 Efficacité du forçage confiné . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 149
5.2.3.2 Visualisation du champs de vorticité générés . . . . . . . . . . 150
5.3 Résultats généraux des écoulements en présence de parois . . . . . 151
5.3.1 Étude des paramètres de la turbulence . . . . . . . . . . . . . . . . . . 151
5.3.1.1 Comportements de k, ε et Re T . . . . . . . . . . . . . . . . . . 151
5.3.1.2 Analyse des échelles de longueur . . . . . . . . . . . . . . . . . 152
5.3.2 Aspects thermiques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 154
5.3.2.1 Profils des températures des ensembles Si A et Si B . . . . . . . . 154
5.3.2.2 Paramétrisation de la température du fluide . . . . . . . . . . 155
5.3.2.3 Influence de parois chaudes sur l’écoulement . . . . . . . . . . 155
5.3.3 Interprétation des résultats . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 157
5.3.3.1 État de la cascade énergétique selon le spectre PP étudié . . . 157
5.3.3.2 Couches caractéristiques de l’écoulement . . . . . . . . . . . . 158
5.3.3.3 Analyse des transferts thermiques au sein du fluide . . . . . . 158
5.4 Bilan des tensions de Reynolds . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 159
5.4.1 Cas d’une paroi adiabatique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 159
5.4.1.1 Étude des ensembles corrélations doubles de vitesse R ii . . . . 159
5.4.1.2 Bilan des équations de transport des tensions de Reynolds . . 160
5.4.1.3 Influence de la température du fluide . . . . . . . . . . . . . . 161
5.4.2 Cas de la paroi isotherme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 163
5.4.2.1 Étude des ensembles Si A et Si B . . . . . . . . . . . . . . . . . . 163
5.4.2.2 Influence de parois chaudes sur l’écoulement . . . . . . . . . . 164
5.4.2.3 Corrélations température-vitesse et pression-vitesse en parois
chaudes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 166
5.4.3 Interprétations des résultats . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 167
5.4.3.1 Positionnement des résultats . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 167
5.4.3.2 Effets d’amortissement relatif à la condition d’adhérence . . . 167
5.4.4 Transfert énergétique intercomposantes . . . . . . . . . . . . . . . . . . 168
Synthèse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 168
La présence d’une surface de blocage pariétal modifie les caractéristiques classiques de la
THI définie dans le chapitre précédent. En effet, des conditions particulières sur les composantes
du champ de vitesse y sont imposées. Paradoxalement, cela s’avère être une source de complexité
supplémentaire pour appréhender les phénomènes turbulents. Pourtant, la validation de
ces derniers en présence d’une paroi est un pré-requis obligatoire afin d’envisager l’interaction
entre la turbulence et l’ablation. C’est aussi un élément essentiel pour améliorer les capacités
prédictives des modèles de paroi couramment appliqués dans le monde industriel.
Ce chapitre traite d’abord des adaptations numériques réalisées pour simuler le mieux possible
ces phénomènes incluant une description précise de la configuration étudiée. Afin de caractériser
l’effet de blocage, une étude paramétrique a été conduite en faisant varier le nombre de
Reynolds turbulent de l’écoulement, le nombre d’onde caractéristique des structures porteuses
d’énergie κ e ainsi que la nature de la paroi considérée.