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Modélisation et simulation d'écoulements turbulents cavitants avec un modèle de transport de taux de vide
| Content Provider | Semantic Scholar |
|---|---|
| Author | Charrière, Boris |
| Copyright Year | 2015 |
| Abstract | La simulation numerique des ecoulements turbulents cavitants revet de nombreuses difficultes tant dans la modelisation des phenomenes physiques que dans le developpement de methodes numeriques robustes. En effet de tels ecoulements sont caracterises par un changement de phase associe a des gradients de la masse volumique, des variations du nombre de Mach causees par une chute de la vitesse du son, des zones de turbulence diphasique et la presence d'instationnarites.Les travaux de la presente these s'inscrivent dans la continuite des etudes experimentales et numeriques menees au sein du Laboratoire des Ecoulements Geophysiques et Industriels (LEGI),qui visent a ameliorer la comprehension et la modelisation d'ecoulements cavitants. Les simulations s'appuient sur un code compressible associe a une technique de pre-contionnement bas-Mach qui permet de traiter les zones incompressibles. Les ecoulements diphasiques sont reproduits a l'aide d'un modele de melange homogene 1-fluide avec discretisation implicite en pas de temps dual. Enfin la resolution adopte l'approche moyennee RANS qui couple le systeme des equations de conservation avec des modeles de turbulence du premier ordre bases sur la notion de viscosite turbulente.Dans les zones diphasiques, le calcul des variables thermodynamiques necessite l'introduction d'equations d'etat. La pression au sein du melange est ainsi reliee aux grandeurs conservatives soit a partir d'une equation d'etat de melange des gaz raides, soit par une relation sinusoidale incorporant la fraction volumique de vapeur (le taux de vide). La valeur ajoutee de ces travaux de these repose sur l'introduction d'une equation de transport pour le calcul du taux de vide. Celle-ci incorpore un terme source dont le transfert de masse entre les phases est ferme grâce a une hypothese de proportionnalite a la divergence du champ de vitesse. Outre l'amelioration des phenomenes de convection, de dilatation et de collapse, cette equation supplementaire permet de relaxer l'equilibre thermodynamique local et d'introduire un etat metastable pour la phase vapeur.Les simulations 2D et 3D sont realisees sur des geometries de type Venturi caracterisees par le developpement de poches de cavitation partielle instables. L'objectif consiste a reproduire les instationnarites inherentes a chaque profil telles que la formation d'un jet rentrant liquide a proximite de la paroi ou la production de nuages de vapeur convectes par l'ecoulement principal.Les resultats numeriques mettent en avant une variation de la frequence des instationnarites en fonction du calcul de la vitesse du son en zone de melange. D'autre part, la prise en compte de desequilibre de la phase vapeur amplifie les phenomenes de propagation d'ondes de pression generees par le collapse des structures cavitantes et participe a la destabilisation de la poche. Enfin, l'influence de l'equation de transport de taux de vide est analysee en confrontant les resultats des simulations a ceux obtenus ulterieurement a partir d'un modele a seulement trois equations de conservation. |
| File Format | PDF HTM / HTML |
| Alternate Webpage(s) | https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01286354/document |
| Language | English |
| Access Restriction | Open |
| Content Type | Text |
| Resource Type | Article |
