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

Table des matières
Remerciements 3
Nomenclature 9
Introduction générale 13
1 Contexte scientifique 17
1.1 Phénomènes liés à la rentrée atmosphérique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
1.1.1 Les enjeux de la rentrée atmosphérique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
1.1.2 Aspects physico-chimiques de la rentrée mis en jeu . . . . . . . . . . . . . 23
1.1.3 Développement de rugosités . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
1.2 Introduction à la turbulence . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
1.2.1 Généralités sur les écoulements turbulents . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
1.2.2 Représentation spectrale de la turbulence . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
1.2.3 Méthodes de simulation de la turbulence . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
Synthèse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
2 Les équations du problème physique 43
2.1 Les équations du code EVEREST . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
2.1.1 Les équations de conservation de Navier-Stokes . . . . . . . . . . . . . . . 45
2.1.2 Cinétique chimique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
2.1.3 Adimensionnement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
2.1.4 Coefficients de transport . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
2.2 L’approche statistique de la turbulence . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
2.2.1 Motivations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
2.2.2 Les moyennes de la description statistique . . . . . . . . . . . . . . . . . 54
2.2.3 Modèles utilisés pour la validation de la turbulence simulée . . . . . . . . 56
2.2.4 Analyse corrélatoire . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59
Synthèse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63
3 Présentation du code EVEREST 65
3.1 Présentation générale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67
3.1.1 Contexte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67
3.1.2 Principe de fonctionnement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68
3.1.3 Informations générales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71
3.2 Discrétisation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74
3.2.1 Discrétisation temporelle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74
3.2.2 Discrétisation spatiale des schémas compacts . . . . . . . . . . . . . . . . 75
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