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

Chapitre 5. Turbulence en présence d’un blocage pariétal 149
5.2.2.4 Critère de résolution des petites échelles
Le critère de résolution des petites échelles demande une attention toute particulière étant
donné qu’il n’était pas respecté en situation de THI libre. L’objectif est de s’assurer que le
maillage adopté (très raffiné en proche paroi) permet de garantir cette condition. À la vue
des profils verticaux du terme η/2 − dx de la figure 5.7, on constate que le critère traduisant
la résolution de l’échelle de Kolmogorov est vérifié seulement au proche voisinage de la surface
(y < 0.5) pour les cas Si B . Une hausse du nombre de Reynolds entraîne quant à elle la diminution
de la taille de cette couche (y < 0.3 pour S3 A ). La valeur de l’échelle de Kolmogorov étant voisine
de 0.05 à la paroi (0.04 pour le cas S3 A ), l’épaisseur de cette couche semble être suffisante pour
simuler convenablement la présence des tourbillons de Kolmogorov.
(a) S A i : influence de Re T (b) S B i : influence de κ e
Figure 5.7 – Critère de résolution de l’échelle de Kolmogorov (légende : Fig. 5.5)
5.2.3 Évaluation du forçage confiné de la turbulence
On propose maintenant de vérifier que le forçage confiné permet d’obtenir des états turbulents
cohérents malgré les différents spectres de Passot-Pouquet étudiés ici. L’efficacité du spectre pour
maintenir une énergie cinétique constante sans influence sur le champ de pression est étudiée
avant de représenter les champs de vorticité obtenus en régime permanent.
5.2.3.1 Efficacité du forçage confiné
Même si l’essentiel de la validation physique du forçage spectral, notamment en ce qui concerne
les propriétés d’homogénéité et d’isotropie, a été réalisé dans le paragraphe 4.4.2 en configuration
de THI libre, il faut nous assurer ici que le confinement du forçage ne perturbe par
le champ de pression de l’écoulement. La figure 5.8(a) indique que le forçage confiné conserve
le caractère isovolume (divergence nulle) pour toutes les simulations envisagées. Parallèlement,
on observe que les montants énergétiques globaux restent constants durant le temps de simulation
(Fig. 5.8(b)) où les évolutions de k(t) sont normées par l’énergie visée k ⋆ . Ces propriétés
garantissent l’efficacité du code pour entretenir une énergie cinétique turbulente constante dans
le domaine de simulation.