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

Chapitre 1
Contexte scientifique
Sommaire
1.1 Phénomènes liés à la rentrée atmosphérique . . . . . . . . . . . . . . 19
1.1.1 Les enjeux de la rentrée atmosphérique . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
1.1.1.1 Contexte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
1.1.1.2 Les différents régimes d’écoulement . . . . . . . . . . . . . . . 20
1.1.1.3 Les différents types de boucliers thermiques . . . . . . . . . . . 22
1.1.2 Aspects physico-chimiques de la rentrée mis en jeu . . . . . . . . . . . . 23
1.1.2.1 Panorama des phénomènes en présence . . . . . . . . . . . . . 23
1.1.2.2 Les réactions chimiques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
1.1.2.3 Récapitulatif des phénomènes pariétaux . . . . . . . . . . . . . 26
1.1.3 Développement de rugosités . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
1.1.3.1 Les essais expérimentaux disponibles . . . . . . . . . . . . . . 26
1.1.3.2 Effets pratiques de l’apparition de la rugosité . . . . . . . . . . 28
1.2 Introduction à la turbulence . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
1.2.1 Généralités sur les écoulements turbulents . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
1.2.1.1 Observations du phénomène . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
1.2.1.2 Principales propriétés d’un écoulement turbulent . . . . . . . . 30
1.2.1.3 Les échelles caractéristiques de la turbulence . . . . . . . . . . 32
1.2.1.4 Aspects de la turbulence au voisinage d’une surface de blocage 33
1.2.2 Représentation spectrale de la turbulence . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
1.2.2.1 Spectres énergétiques et dissipatifs de la turbulence . . . . . . 34
1.2.2.2 La cascade énergétique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
1.2.2.3 Lien entre l’espace physique et l’espace de Fourier . . . . . . . 36
1.2.3 Méthodes de simulation de la turbulence . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
1.2.3.1 Méthodes prédictives en turbulence . . . . . . . . . . . . . . . 37
1.2.3.2 Modèles de fermeture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
1.2.3.3 Retour sur la simulation numérique directe . . . . . . . . . . . 40
Synthèse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
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