Laboratoire des Écoulements Géophysiques et Industriels




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Axe 1- Implémentation de méthodes de modélisation en proche paroi dans YALES2

Travaux post-doctoraux de Alexis Barge

Financement : Région Auvergne Rhône Alpes (FRI Transfert)

Collaboration : P. Benard (CORIA, Rouen)

Le but de ce travail est d’implémenter des modèles de paroi plus récents et efficaces dans le code calcul YALES2. L’objectif à long terme est ainsi de disposer de meilleurs outils de simulation pour l’étude numérique d’écoulements en géométries complexes. Les stratégies de modélisation en proche paroi peuvent être regroupées en plusieurs catégories. Les modèles classiques tentent d’estimer les contraintes pariétales à l’aide de lois de comportement de la vitesse au voisinage de la paroi. D’autres progrès ont été faits dans le cadre des approches hybrides RANS/LES : la LES est utilisée pour simuler l’écoulement dans les régions éloignées de la paroi tandis que les méthodes RANS sont utilisées au voisinage de la paroi. Le principal inconvénient de ces approches est qu’elles reposent sur des hypothèses à propos du profil de vitesse moyen ou de l’état de la couche limite. C’est pourquoi nous avons choisi de nous concentrer sur une approche plus récente proposée par Bose & Moin[PoF 26, 2014] et qui ne repose sur aucune supposition préliminaire. Nous nommons l’approche mur glissant dynamique. Elle consiste à appliquer une vitesse de glissement à la paroi dont la valeur est obtenue à partir du formalisme des opérations de filtrage des équations de Navier-Stokes dans le cadre de la LES. Nous avons implémenté cette méthode dans le code YALES2 et évalué ses performances pour le cas d’un écoulement de canal plan avec un nombre de Reynolds basé sur la vitesse de frottement égal à 2000 et d’un profil aérodynamique (FFA-W3-241) pour différents angles d’attaque. De manière générale, les résultats de nos simulations sont assez satisfaisants. Sur la figure 1, on peut voir la comparaison du profil de vitesse moyen dans le canal entre la condition de mur glissant dynamique, la condition de non glissement et les résultats de référence obtenus par DNS. L’utilisation de la condition de mur glissant dynamique permet d’éviter la surestimation de la valeur du profil de vitesse moyenne qui apparait lorsque la condition de non glissement est utilisée. La figure 2 montre le coefficient de portance du profil obtenu avec la condition de mur glissant dynamique, la condition de non glissement et la loi de paroi standard comparé avec les résultats expérimentaux pour différents angles d’attaque. Dans le cas du fort angle d’attaque, le modèle de paroi permet de capturer le détachement de la couche limite, donnant ainsi une meilleure estimation de la valeur du coefficient de portance. Les perspectives de ce travail sont à présent de déterminer les sensibilités et les limites de notre implémentation de la condition de mur glissant dynamique.