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

Chapitre 4. Simulation de la Turbulence Homogène Isotrope (THI) 97
4.1 Initialisation du champ turbulent
Pour initialiser la turbulence, nous utiliserons deux types de spectres : le spectre de Passot-
Pouquet (PP) et le spectre de Von-Kármán modifié par Pao (VKP). Avant de définir les propriétés
de chacun d’eux, nous présentons les caractéristiques générales des simulations de la
THI.
4.1.1 Configuration d’écoulement étudiée
4.1.1.1 État de référence
L’adimensionnement des équations simulées nécessite la définition des états de références
(2.24). Considérant un fluide à une température T ∞ de 400 K et une pression atmosphérique
P atm égale à 1.01325 × 10 5 P a, nous obtenons, selon la nature du spectre utilisée, les états de
référence suivants lors de l’initialisation :
Variables Spectre PP Spectre VKP Unité
Re ac 500 1000 -
T ref 160 160 K
a ref 43.16 43.16 m.s −1
t ref 1.91×10 −6 3.82×10 −6 s
C p,ref 903.3 903.3 J.kg −1 .K −1
P ref 1.412×10 5 1.412×10 5 P a
ρ ref 2.405 2.405 kg.m −3
µ ref 1.711×10 −5 1.711×10 −5 P a.s (ou P l)
ν ref 7.113×10 −6 7.113×10 −6 m 2 .s −1
L ref 8.241×10 −5 1.648×10 −5 m
Table 4.1 – Paramètres de référence associés aux spectres initiaux
Dans la suite, pour redonner une « réalité dimensionnelle » aux résultats présentés, il suffira
de multiplier les valeurs calculées par les paramètres de référence du tableau 4.1 afin d’obtenir
les valeurs physiques réelles associées.
4.1.1.2 Simplifications des écoulements simulés
Le fluide considéré pour cette étude est un fluide satisfaisant la loi des gaz parfaits. Nous
admettons que ce fluide est assimilable au dioxygène dont la viscosité et la densité volumique
sont supposées constantes. On se place donc dans le cas d’un écoulement incompressible, monoespèce
afin de s’affranchir des effets de la cinétique chimique. Les nombres de Lewis, Prandtl et
Schmidt sont égaux à :
Le = 1 (4.1)
P r = 0.7 (4.2)
Sc = 1 (4.3)