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

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