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ER2 : Ecoulements tournants et turbulents

Responsable de l'équipe : Jean-Philippe Laval

Le projet scientifique de l’équipe porte sur la caractérisation, l’analyse et la modélisation des écoulements turbulents et en rotation. Toutes les échelles de la turbulence sont a priori concernées, - soit en turbulence de paroi pour en étudier la modélisation et le contrôle, - soit en écoulements tournants où les effets transitoires, de rotation, d’instabilités et de changement de phase du fluide sont pris en compte.
Une première thématique de recherche concerne la turbulence de paroi. Une orientation majeure concerne la couche limite soumise ou non à un gradient de pression avec deux démarches différentes et complémentaires : l’analyse statistique quantitative des structures cohérentes et la modélisation numérique. Ces travaux s’appuient fortement sur une approche expérimentale fine àbase de fils chauds et de métrologie optique et sur des simulations numériques directes (DNS) de grande taille. Le post traitement de ces données à l’aide d’outils mathématiques modernes pour en extraire des données pertinentes pour la modélisation tant physique que numérique est un axe fort de ces recherches. La modélisation numérique est abordée essentiellement par une approche LES. Cette étude sera étendue au contrôle des écoulements de paroi, notamment en vue de la suppression du décollement. Dans cette optique, des recherches seront poursuivies pour concevoir, caractériser et modéliser des actionneurs fluidiques pour des écoulements de paroi décollés et instables. Des études fines de contrôle de décollement seront poursuivies. L’étude du contrôle en boucle fermée sera entreprise.
La deuxième grande thématique de recherche concerne les écoulements tournants avec deux domaines d’application principaux : les turbomachines et les écoulements géophysiques. Dans le premier cas, l’objectif est le développement de modélisations numériques pertinentes en s’appuyant sur des bases de données expérimentales fiables et détaillées, tant en écoulements monophasiques que cavitants. Les aspects instationnaires, les phénomènes de couplage et d’interaction sont évidemment de première importance et nécessitent le développement d’une métrologie sophistiquée. La modélisation effectuée à l’aide d’une approche RANS sera poursuivie et une approche DES (Detached Eddy Simulation) sera développée pour mieux prendre en compte l’influence des grandes structures cohérentes. Pour les écoulements géophysiques, la compétence reconnue de l’équipe en matière d’approche hamiltonienne sera appliquée à différents problèmes d’écoulements tourbillonnaires à l’échelle d’une planète et de l’univers.

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