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

Chapitre 5. Turbulence en présence d’un blocage pariétal 139
Les modèles de simulation de la turbulence du premier ordre trouvent leurs limites dans la
modélisation des situations anisotropes. En effet, l’hypothèse de viscosité tourbillonnaire n’est
valable que dans le cas d’un écoulement isotrope. Ces modèles sont donc inadaptés pour simuler
correctement les phénomènes de paroi qui par nature sont anisotropes, d’autant plus en présence
de complexités géométriques. Nous utiliserons donc pour valider la turbulence de paroi les modèles
du second ordre, dits RSTE (cf. 2.2.3.3), qui consistent en la résolution des équations de
transport des composantes du tenseur de Reynolds. Ils présentent l’avantage certain de caractériser
l’évolution spatio-temporelle des termes de dissipation et des termes de corrélation
pression-déformation évoqués plus haut.
5.1.2 Configuration étudiée
On aborde dans cette section la méthode d’insertion de la paroi au sein de l’écoulement
de THI, les caractéristiques du maillage adopté et les propriétés numériques des simulations.
Cette description de la configuration est finalement complétée par l’inventaire des conditions
aux limites appliquées au cours des simulations.
5.1.2.1 Méthode d’insertion de la paroi
La méthode utilisée pour étudier la turbulence en présence d’une surface de blocage s’inspire
des travaux de Perot et Moin [47]. Toutes les simulations débutent par une phase de mise en place
de la THI à l’issue de laquelle des parois adhérentes infinies sont introduites instantanément dans
l’écoulement de THI en décroissance spatio-temporelle. Au même moment, le forçage spectral
de la turbulence est déclenché. Ce procédé requiert une attention particulière compte-tenu de
la soudaine prépondérance des termes de pression et de viscosité dans les régions de proche
paroi. Numériquement, cela est rendu possible par une diminution drastique du pas de temps
dès l’insertion des parois. On rappelle enfin que l’absence de cisaillement permet de s’affranchir
de toute influence de l’écoulement moyen sur les propriétés turbulentes observées à la paroi. La
méthode utilisée est schématisée sur la figure 5.1 où les surfaces de blocage étudiées sont placées
à la base et au sommet du domaine de simulation.
Figure 5.1 – Visualisation du domaine d’étude
La configuration que nous proposons est un peu différente de celle de Perot et Moin dans