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Languages: French
Types: Article
Subjects: Turbulence, Instationnaire, Modèles, RANS, URANS, CFD, SST, Scale-Adaptive Simulation, Cavité, Cylindre, Marche descendante, Jet débouchant, Schéma numérique, Ordre élevé, Unsteady flows, Scale-Adaptive simulation, Cavity, Cylinder, Backward-facing step, Jet in a crossflow, Numerical schemes, High-order schemes, 532
Ces travaux de recherche ont pour but d’évaluer la méthode dite de la "Simulation aux Echelles Adaptées" (SAS pour Scale-Adaptive Simulation). Cette approche coïncide avec une approche RANS classique dans les zones pariétales attachées et adapte le niveau de viscosité turbulente dans les zones décollées pour y permettre une résolution partielle des structures turbulentes. Dans une première partie, une analyse théorique du modèle SAS original a été menée et a permis de développer une correction visant à favoriser l’adaptation du niveau de viscosité turbulente dans les zones sièges d’instabilités de type Kelvin-Helmholtz. Le modèle ainsi corrigé est nommé SAS-αL. Les modèles SAS et SAS-αL ont été implantés dans le code de calcul Navier-Stokes elsA de l’ONERA. À l’issue de cette étape, trois cas académiques d’écoulements turbulents instationnaires, cylindre à grand nombre de Reynolds, marche descendante et cavité transsonique, ont été simulés grâce aux trois modèles de turbulence SST, SAS et SAS-αL. Outre une comparaison aux bases de données expérimentales disponibles, une attention particulière a été portée à l’influence de paramètres numériques tels que des schémas numériques d’ordre élevé. Enfin, afin d’étudier la viabilité de l’approche SAS dans un contexte industriel, les trois modèles de turbulence ont été testés sur une configuration issue de l’industrie aéronautique et correspondant à la sortie d’air chaud d’un système de dégivrage des nacelles d’avion. La comparaison des prévisions obtenues avec les modèles SST, SAS et SAS-αL aux données expérimentales obtenues à l’ONERA a permis de montrer un gain de précision grâce à l’emploi de l’approche SAS et ce pour un coût de calcul compatible avec un cycle de conception industrielle. This research work is meant to assess an upgraded URANS approach, namely the Scale- Adaptive Simulation (SAS). This method is similar to a conventional RANS approach (namely the SSTmodel) in attached areas and is able to adapt the eddy-viscosity level in detached areas to ensure the resolution, at least partially, of the turbulent structures. In a first part of this research work, an improvement of the SAS approach is suggestedto allowa better sensitivity of themodel to instabilities such as Kelvin-Helmholtz ones. This "improved" model is referred to as SAS-αL model. Both SAS and SAS-αL models were implemented in the ONERA Navier-Stokes solver elsA and both of themaswell as the SSTmodelwere tested on academic test cases : a cylinder in a crossflowat a high Reynolds number, a backward-facing step flowcorresponding to theDriver& Seegmiller experiment and the transonic flow over the M219 cavity experimentally investigated by de Henshaw. The influence of the numerical parameters was deeply investigated and particular attention was paid to the high-order space-discretization schemes effects. The reliability of the SAS approach in an industrial framework was assessed on an aeronautic configuration namely a nacelle de-icing device. Comparisons between the threemodels (SST, SAS and SAS-αL) and an experimental database available at ONERA - The French Aerospace Lab have shown the better accuracy of the SAS approach as well as the high potential of the SAS-αL model.
  • No references.
  • No related research data.
  • No similar publications.

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