POUR DES ECOULEMENTS HYPERSONIQUES AUTOUR DE VEHICULES A BORD D'ATTAQUE ARRONDI, LA PRESENCE D'UNE ONDE DE CHOC COURBE ET DETACHEE ENTRAINE LA CREATION D'UN GRADIENT D'ENTROPIE DANS LA COUCHE DE CHOC. UNE EVALUATION CORRECTE DE LA TRAINEE DE FROTTEMENT ET DU FLUX DE CHALEUR PARIETAL PASSE PAR LA MODELISATION DES EFFETS DU ROTATIONNEL NON VISQUEUX DANS LE CALCUL DE LA COUCHE LIMITE. DANS LA PREMIERE PARTIE DE CETTE THESE, NOUS DEVELOPPONS UNE METHODE DE CALCUL DE LA COUCHE LIMITE DE TYPE INTEGRALE QUI PERMET DE TENIR COMPTE DES EFFETS DU ROTATIONNEL. CETTE ETUDE S'APPUIE SUR L'ANALYSE DE LA COUCHE LIMITE DU SECOND ORDRE ENONCEE PAR VAN DYKE. CETTE ANALYSE PERMET D'ABOUTIR A UN JEU D'EQUATIONS GLOBALES DE COUCHE LIMITE DU SECOND ORDRE. LES RELATIONS DE FERMETURE SONT OBTENUES D'APRES L'ETUDE DE SOLUTIONS DE SIMILITUDE AU PREMIER ET AU SECOND ORDRE. LA DEUXIEME PARTIE PORTE SUR LE DEVELOPPEMENT D'UNE METHODE DE RESOLUTION DES EQUATIONS DE LA COUCHE LIMITE TRIDIMENSIONNELLE PAR UNE METHODE D'ELEMENTS FINIS. LA STRATEGIE DE CETTE METHODE REPOSE SUR L'IDEE QUE LE FLUIDE PARFAIT ET LA COUCHE LIMITE SONT CALCULES A PARTIR DU MEME MAILLAGE DE SURFACE. ON INTRODUIT LA METHODE NUMERIQUE SUR LE PROBLEME SIMPLE QUE CONSTITUE LA COUCHE LIMITE BIDIMENSIONNELLE ECRITE SOUS SA FORME INTEGRALE. PUIS ON EXPLICITE LE DEVELOPPEMENT DE LA METHODE NUMERIQUE APPLIQUEE A LA COUCHE LIMITE TRIDIMENSIONNELLE ECRITE AUSSI SOUS SA FORME INTEGRALE. DES APPLICATIONS NUMERIQUES ILLUSTRENT CHACUNE DES PARTIES DE CE TRAVAIL

Der Sammelband enthält Beiträge einer Tagung über die Simulation von dreidimensionalen Flüssigkeiten. Sie geben einen Überblick über den Stand des Wissens auf dem Gebiet der numerischen Simulation der Turbulenz, angewandt auf eine weite Spanne von Problemen wie Aerodynamik, Nicht-Newtonsche Flüssigkeiten, Konvektion.This volume contains the material presented at the IMACS-COST Conference on CFD, Three-Dimensional Complex Flows, held in Lausanne (Switzerland), September 13 - 15, 1995. It gives an overview of the current state of numerical simulation and turbulence modelling applied to a wide range of fluid flow problems such as an example aerodynamics, non-Newtonian flows, transition, thermal convection.

Une méthode de calcul de couches limites tridimensionnelles se développent autour d'obstacles profiles quelconques a été mise au point. Le domaine d'application de celle-ci va, en laminaire, de l'incompressible au supersonique. En écoulement turbulent, il est limité par la validité du modèle de longueur de mélange utilisé. Le schéma numérique adopte est de type semi-implicite. Les équations de quantité de mouvement et d'énergie sont discrétisées suivant les lignes de courant locales, cela afin de respecter rigoureusement les contraintes liées à la nature parabolique du système d'équations. Contrairement aux méthodes habituelles qui utilisent les coordonnées généralisées, on se sert comme intermédiaire de calcul du plan tangent osculateur en chaque nœud du maillage de surface lie à l'obstacle, évitant ainsi d'imposer une hypothèse de régularité supplémentaire pour les lignes de maillage de données. Il est ainsi possible de limiter, voire de supprimer, la phase de prétraitement des données venant du calcul fluide parfait.

L'objet de ce travail est le developpement et la validation d'un schema numerique de resolution des equations de la couche limite tridimensionnelle incompressible. Dans les turbomachines hydrauliques, les couches limites, tres minces, influencent fortement les ecoulements secondaires et par consequent le rendement des machines. Elles restent difficilement accessibles aux codes qui resolvent les equations de navier-stokes sur tout le domaine. Sur un maillage raffine pres des parois, le couplage d'un code de couche limite avec un solveur navier-stokes permet de limiter le cout de calcul. En exploitant la nature hyperbolique du modele de couche limite, le schema propose, explicite le long de la paroi, admet de grands pas de temps, ce qui permet une convergence rapide. L'introduction d'une diffusion numerique adaptee au domaine d'influence local preserve la stabilite du schema et la precision du second ordre en espace. Nous presentons en detail les etudes menees afin d'etablir la precision et la stabilite du schema propose : - etude de l'equation equivalente pour determiner l'ordre de precision en temps et en espace. - comparaison aux solutions des equations differentielles qui regissent les couches limites laminaires auto-semblables. - caracterisation de la propagation et de l'amplification des oscillations de la solution avec et sans diffusion numerique. - analyse lineaire de stabilite au sens de von neumann, afin de delimiter les domaines de validite des differents types de diffusion numerique proposes. Deux applications du code de couche limite en ecoulement turbulent sont presentees pour completer la validation du schema. Les resultats obtenus sont satisfaisants, compte tenu des incertitudes sur la modelisation de la turbulence. Enfin, nous envisageons l'application du schema a la determination de la viscosite turbulente a partir de profils de vitesse moyenne.

ON ETUDIE LA STRUCTURE DES ECOULEMENTS DE COUCHE LIMITE SUR DES OBSTACLES BI OU TRIDIMENSIONNELS. DANS UNE PREMIERE PARTIE, CETTE ETUDE REPOSE SUR L'ANALYSE ASYMPTOTIQUE SYSTEMATIQUE DES EQUATIONS POUR DES PERTURBATIONS VOISINES DE LA PERTURBATION CARACTERISANT LA TRIPLE COUCHE DE STEWARTSON. CETTE ANALYSE PERMET DE FAIRE CORRESPONDRE UN SYSTEME D'EQUATIONS A UNE TAILLE ASYMPTOTIQUE DE PERTURBATION. A PARTIR DE CETTE ANALYSE, ON DEVELOPPE UNE METHODE DE CALCUL DES COUCHES LIMITES TRIDIMENSIONNELLES AVEC COUPLAGE FORT POUR DES GRANDS NOMBRES DE REYNOLDS. CETTE METHODE EST UNE EXTENSION DE LA METHODE BIDIMENSIONNELLE SIMULTANEE DE VELDMAN. AVEC CETTE METHODE, ON EVITE LES PROBLEMES NUMERIQUES LIES AUX RESOLUTIONS CLASSIQUES DE LA COUCHE LIMITE, LA SINGULARITE DU MODE DIRECT, LES OSCILLATIONS ET LA SOUS-RELAXATION DU MODE INVERSE. LE CODE DE CALCUL A ETE VALIDE SUR DIFFERENTS OBSTACLES BIDIMENSIONNELS PUIS TRIDIMENSIONNELS. CETTE VALIDATION EST OBTENUE PAR COMPARAISON AVEC D'AUTRES METHODES DE COUCHE LIMITE OU DES SOLUTIONS DES EQUATIONS DE NAVIER-STOKES. L'AVANTAGE INDENIABLE DE LA METHODE REPOSE SUR SA RAPIDITE EN COMPARAISON AVEC LES CALCULS NAVIER-STOKES ET SA TRES GRANDE STABILITE EN COMPARAISON AVEC LES METHODES CLASSIQUES DE COUCHE LIMITE

Étude des couches limites autour d'avions spatiaux aux vitesses de rentrée dans l'atmosphère. On utilise des modèles simplifiés et diverses méthodes de discrétisation. Description de l'écoulement autour des lignes de symétrie. Étude de l'influence de divers paramètres tels que le pouvoir catalytique de la paroi. Influence de la méthode de calcul du champ de pression