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

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150 Chapitre 5. Turbulence en présence d’un blocage pariétal (a) div u (b) k(t)/k ⋆ Figure 5.8 – Évaluation de l’efficacité du forçage confiné (légende : Fig. 5.5) 5.2.3.2 Visualisation du champs de vorticité générés Les champs de vorticité des écoulements S A i et S B i de THI entretenu par forçage spectral confiné sont représentés sur la figure 5.9. Pour toutes les configurations, on observe de forts niveaux d’agitation turbulente dans la zone de forçage. Sinon, on visualise bien les différences de montants énergétiques (cas S a i ) et de tailles des structures énergétiques (cas SB i ). (a) S A 1 (b) S A 2 (c) S A 3 (d) S B 1 (e) S B 2 (f) S B 3 Figure 5.9 – Visualisation des champs de vorticité obtenus en régime permanent (t = 20)
Chapitre 5. Turbulence en présence d’un blocage pariétal 151 5.3 Résultats généraux des écoulements en présence de parois Cette section présente les différentes études destinés à caractériser l’influence de l’agitation turbulente u ′ et du nombre d’onde κ e sur les écoulements en présence d’une surface de blocage. 5.3.1 Étude des paramètres de la turbulence D’abord, les résultats nécessaires à la compréhension globale des phénomènes turbulents sont analysés afin d’évaluer les conditions dimensionnantes du problème. Dans la suite, on appliquera le traitement statistique défini dans le paragraphe 5.1.3.3 pour caractériser l’évolution verticale des paramètres. 5.3.1.1 Comportements de k, ε et Re T On commence l’analyse des phénomènes turbulents en s’intéressant à l’évolution temporelle des moyennes d’ensemble k(t), ε(t) et Re T (t). Comme le montre la figure 5.10, malgré une légère phase d’adaptation (notamment pour la dissipation turbulente), ces grandeurs sont maintenues constantes dès l’insertion des parois et le début du forçage spectral. Du fait de la période de mise en place de la THI, les valeurs caractérisées en régime stationnaire sont inférieures aux valeurs initiales (Tab. 5.5 et 5.6). (a) k(t) (b) ε(t) (c) Re T (t) Figure 5.10 – Évolution des moyennes d’ensemble de k, ε et Re T (légende : Fig. 5.5) Concernant les évolutions temporelles de la figure 5.10, on constate que : – à nombre de Reynolds initial Re T 0 fixé, les montants énergétiques établis avec des spectres possédant des nombres d’onde κ e différents sont quasiment identiques dès la mise en place de la THI (cas S B i ). À l’inverse, à taille des structures turbulentes équivalente (cas SA i ), les valeurs de l’énergie cinétique moyenne en régime permanent sont d’autant plus grandes que le nombre de Reynolds de turbulence est élevé (Fig. 5.10(a)), – à l’issue de la période de mise en place de la THI, les taux de dissipation de l’agitation turbulente sont d’autant plus importants que Re T 0 est grand et que les structures porteuses d’énergie sont petites, i.e. κ e grand (Fig. 5.10(b)), – la relation d’ordre existant entre les nombres de Reynolds initiaux des spectres S A i est conservée au moment de l’insertion de la paroi. En revanche, la modification de la taille des tourbillons de l’échelle intégrale entraîne des taux de dissipation différents. Ces taux
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