Turbulence (français)

Présentation

Cours prérequis au projet de recherche et au stage S9, en particulier pour les sujets à dominante CFD Navier-Stokes.

L’approche sur les modèles de turbulence RANSE et LES se veut pragmatique, dans l’objectif d’une exploitation professionnelle future critique et non-naïve des outils de CFD Navier-Stokes.

L’approche des écoulements turbulents minces cisaillés, illustrée et soutenue par la présentation de nombreux résultats expérimentaux, ouvre sur les techniques expérimentales dans le domaine

Pré-requis nécessaires

Mécanique des fluides en écoulements incompressibles à grand nombre de Reynolds

Compétences visées

Connaissance de la turbulence hydrodynamique pour le projet de recherche et le stage S9, en particulier pour les sujets à dominante CFD Navier-Stokes.

competences en modelisation de la turbulence hydrodynamique (modeles RANSE et LES).

 

Descriptif

1ère partie (15 h CM)

Instabilités hydrodynamiques par l’exemple et scénarios de principe de la transition à la turbulence

(analyse physique et dimensionnelle d’un problème exemple, analyse linéaire de stabilité, analyse faiblement non linéaire au seuil, modèle non linéaire tronqué, expériences numériques).

Description qualitative de la turbulence homogène isotrope (cascade énergétique et spectre de turbulence, analyse dimensionnelle et échelles caractéristiques, limites pour la modélisation).

Méthodes RANSE (décomposition et équations de Reynolds, problème de la fermeture, modèles linéaires isotropes à deux équations, modèles standards, limites).

Méthodes LES (filtrage et hypothèses, décomposition et principe, modèle à similarité d’échelle de type Bardina, modèle à viscosité équivalente de type Smagorinsky, modèle dynamique de type Germano-Lilly, modèles mixtes, limites).

Quelques éléments sur les méthodes mixtes RANSE–LES.

2nde partie (20h CM)

Implications pour la mesure de l’approche statistique.

Approches locales et intégrales des écoulements turbulents cisaillés de parois (couche limite turbulente) et des écoulements turbulents cisaillés libres (jet et sillage turbulents).

Exemples d’applications navales pratiques