Sujet de thèse : Simulation Numérique Directe (DNS) d'une Couche Limite Turbulente avec Gradient de Pression Adverse

[ 04-05-2012 | proposition sujet thèse ]Sujet de thèse : Simulation Numérique Directe (DNS) d'une Couche Limite Turbulente avec Gradient de Pression Adverse Ce sujet donne lieu au financement par le Ministère de l’Education Nationale, de l’Enseignement Supérieur et de la Recherche, d’une allocation de recherche d’une durée de trois ans, attribuée sur concours. Contacter le ou les Directeur(s) de thèse et préparer un dossier avant la date limite du 4 mai 2012. Pour plus d’information sur les conditions d’éligibilité et d’attribution, veuillez consulter le site de l’Ecole Doctorale des Sciences pour l'Ingénieur.

Directeur de thèse
Michel Stanislas
Co-encadrant
Jean-Philippe LAVAL

Candidat(e)
Le candidat devra être titulaire d'un Master idéalement en mécanique des fluides, en mathématiques appliquées ou en physiques ainsi qu'une bonne connaissance des méthodes numériques.
Contexte et objectif
L'équipe d'accueil de la présente proposition de thèse [1] est impliquée dans la recherche fondamentale et appliquée sur la turbulence (expérimentale et numérique), et les techniques de mesure optique. Elle participe à plusieurs projets Européens sur ces sujets.
Un code de calcul spécifique pour la simulation numérique directe (DNS) et la simulation des grandes échelles (LES) de la turbulence de paroi avec gradient de pression a été développé. Ce code original utilise un changement de coordonnées afin de pouvoir simuler des écoulements au-dessus d’une paroi courbe avec une discrétisation spatiale d'ordre élevée indispensable pour les simulations DNS. Le code a été adapté pour les simulations numériques massivement parallèles afin de disposer d'un outil optimisé pour la simulation d'écoulements turbulent à des nombres de Reynolds suffisamment élevés pour être représentatifs de configuration réalistes. Ce type d'écoulement possède en effet de multiples applications dans le domaine de l'aéronautique (aérodynamique externe), des transports ou de la production d'énergie (turbines, éoliennes).
Récemment, l'équipe a réalisé plusieurs expériences et DNS d'écoulements avec gradient de pression à grand nombre de Reynolds [3,4]. Les données font partie d'une base de données plus large générée lors du projet Européen WALLTURB. Le principal objectif de l'équipe est de poursuivre l'étude de ces écoulements afin de généraliser les lois de comportement de la turbulence observés dans des configurations d'écoulement à grand nombre de Reynolds avec gradient de pression adverse. Cette étude repose sur l'expérience et sur de nouvelles simulation numériques directes.
L'objectif de cette thèse est de définir et réaliser une nouvelle DNS de couche limite turbulente avec gradient de pression adverse à grand nombre de Reynolds en utilisant les ressources informatique nationales est Européennes et en s'appuyant sur l'expérience acquise par l'équipe dans ce domaine. Ensuite, la physique de la turbulence et des structures cohérentes sera analysée en détail afin de valider ou de proposer de nouvelles lois de comportement de la turbulence de paroi soumise à un gradient de pression.

[1] ER2
[2] M. Marquillie J.-P. Laval and R. Dolganov, Direct Numerical Simulation of separated channel flows with a smooth profile, J. Turbulence (9) 1-23 (2008)
[3] M. Marquillie, U. Ehrenstein and J.-P. Laval, Instability of streaks in wall turbulence with adverse pressure gradient, submitted to Journal of Fluid Mechanics, 2010
[4] http://www.deisa.eu/science/deci/projects2006-2007/DNS-BUMP

Contact
Jean-Philippe LAVAL, Tél. 03 20 33 71 60, jean-philippe.laval@univ-lille1.fr