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Amélioration des modèles de couche limite sur paroi rugueuse à l'aide de simulations numériques d'ordre élevé utilisant la technique de conditions aux limites immergées

MEGEP (Mécanique, Energétique, Génie civil & Procédés)

https://rdv.onera.fr/soutenance-eloise-dayer

Dans le domaine aéronautique, les rugosités de surface constituent un enjeu d'importance puisqu'elles augmentent la traînée et les transferts de chaleur entre l'écoulement et la surface. Afin d'obtenir des modèles RANS permettant l'inclusion des effets liés aux rugosités, il est nécessaire de s'appuyer sur des bases de données d'écoulements sur parois rugueuses construites à partir de simulations numériques directes (DNS).
Dans le but de construire une telle base de données, le code JAGUAR développé par l'ONERA et le CERFACS est utilisé. Ce code de calcul utilise la méthode des différences spectrales (SD) afin de discrétiser le domaine de calcul. Des conditions aux limites immergées (IBM) sont nécessaires afin de pouvoir représenter la surface rugueuse avec de larges mailles nécessaires au bon fonctionnement de la méthode SD. Pour cela, la méthode de pénalisation de volume est utilisée. L'utilisation de cette IBM avec la méthode SD est d'abord testée par la simulation d'un écoulement stationnaire autour d'un cylindre. Ce premier cas permet de mettre en évidence plusieurs interactions entre la méthode SD et l'IBM. Par la suite, la simulation d'un écoulement turbulent sur une surface rugueuse simple est réalisée avec et sans IBM. Ces calculs montrent que l'IBM est capable de reproduire les résultats de la méthode SD classique pour une surface rugueuse simple. Enfin, un dernier calcul est effectué avec une surface rugueuse plus complexe. Les résultats obtenus dans ce dernier calcul montrent qu'il est possible de générer une base de données complète d'écoulements turbulents sur parois rugueuses avec l'IBM et la méthode SD.

Jury

Koen HILLEWAERT	Université de Liège	Rapporteur
Sébastien TORDEUX	Université de Pau et des Pays de l'Adour	Rapporteur
Éric GONCALVES DA SILVA	ENSMA	Examinateur
Guillaume PUIGT	ONERA	Examinateur
Héloïse BEAUGENDRE	ENSEIRB-MATMECA	Examinatrice
François CHEDEVERGNE	ONERA	Directeur de thèse
Arthur COLOMBIÉ	CERFACS, IPSA	Co-encadrant
Omar DOUNIA	CERFACS	Co-encadrant