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

158 Chapitre 5. Turbulence en présence d’un blocage pariétal
actéristiques différents pour chacun des spectres. À la vue des résultats, il semble que plus les
structures porteuses d’énergie sont grandes, plus la dissipation turbulente est faible et les nombres
de Reynolds de turbulence sont importants (malgré leurs valeurs initialement identiques).
En ce qui concerne les échelles caractéristiques de la turbulence, plus le nombre d’onde κ e est
faible, plus les valeurs η, λ T et L T sont grandes. Cela traduit le décalage dans l’espace spectral
du phénomène de cascade énergétique sur des plages de nombres d’onde bornées inférieurement
par la valeur de κ e définie.
5.3.3.2 Couches caractéristiques de l’écoulement
Les profils verticaux des différents paramètres turbulents en présence d’une paroi adhérente,
adiabatique ou isotherme, révèlent l’existence de trois couches caractéristiques de l’écoulement
(Fig. 5.21) :
– la zone de forçage qui se caractérise par une activité turbulente intense, les énergies cinétiques
turbulentes ainsi que les nombres de Reynolds associés y sont très élevés ;
– la zone de diffusion qui transporte l’agitation turbulente créée dans la zone de forçage
jusqu’à la paroi. Les valeurs des paramètres turbulents y sont globalement constantes ;
– la zone de blocage due à la condition d’imperméabilité (v = 0) siège de la réduction de la
composante normale de la vitesse. À l’intérieur de cette région, on note l’existence d’une
sous-couche visqueuse qui traduit les effets du frottement visqueux par l’augmentation
rapide de la dissipation à la paroi.
Figure 5.21 – Couches caractéristiques de la turbulence diffusant vers la paroi
La compréhension des phénomènes turbulents dans la zone de blocage est primordiale pour
identifier les mécanismes susceptibles de modifier les rugosités créées lors de l’ablation. C’est
pourquoi, l’analyse des termes du bilan des tensions de Reynolds est conduite dans la suite de
ce chapitre.
5.3.3.3 Analyse des transferts thermiques au sein du fluide
Vu que les phénomènes liés à la rentrée atmosphérique se déroulent à températures élevées et
sont le siège d’importants gradients de températures, nous avons cherché à caractériser l’influence
de la température du fluide et de la température de la paroi isotherme sur les résultats observés.
L’influence de la température du fluide se résume principalement à la définition de la viscosité
du fluide µ (cf. 2.1.4.2). En effet, l’augmentation de T f engendre une baisse de la viscosité