Localisation : Marseille (France), laboratoire M2P2 (UMR 7340 CNRS-AMU-ECM)
Encadrant : Christophe Friess (MCF)
Collaboration extérieure : Rémi Manceau (CR CNRS, LMAP Pau)
Financement : bourse MESR (demandée)
En modélisation et simulation numérique des écoulements turbulents, les méthodes hybrides RANS / LES, zonales ou continues, connaissent depuis une quinzaine d’années, un succès croissant, justifié par leur nature optimisante ; elles cherchent en effet à conjuguer les avantages des modèles RANS (faible coût de calcul, richesse des modèles) et ceux de la LES (capacité prédictive). Parmi ces méthodes, on pourra citer la très populaire Detached Eddy Simulation (DES), qui fait partie des méthodes hybrides continues (à interface diffuse), sur lesquelles se focalisera cette thèse.
Une hypothèse forte, en méthodes hybrides continues, est qu’on peut utiliser des modèles formellement identiques aux modèles RANS, pour fermer les équations de transport des contraintes turbulentes de sous-filtre. En particulier, certains termes de ces modèles contiennent des coefficients de calibration qui, dans les approches hybrides actuelles, sont considérés comme ne variant pas avec la coupure.
Le but majeur de cette thèse sera d’évaluer la validité de l’hypothèse sus-mentionnée. Cela se fera, dans un premier temps, au moyen de bilans filtrés, effectués sur des données de simulation numérique directe, par application d’un filtre spatial ou temporel. En raison de leur facilité de mise en œuvre, les filtres différentiels seront favorisés pour cette étude (cf par exemple Germano 1986).
Dans un second temps, le/la doctorant(e) se focalisera sur l’évolution qualitative des différents termes du modèle, en fonction de la coupure. Puis il/elle corrélera cette évolution avec les résultats obtenus par un modèle hybride au second ordre, de façon à déterminer la pertinence dudit modèle, et adaptera, au besoin, ce dernier.
Ce vaste chantier n’a, pour l’instant, jamais été entrepris à notre connaissance, et devrait déboucher sur de nombreuses pistes d’amélioration, voire une refonte complète des modèles.
Enfin, la dernière phase de la thèse consistera à appliquer la méthode développée précédemment sur des cas géométriquement plus complexes, représentatifs des situations dans lesquelles l’emploi de méthodes hybrides RANS/LES est souhaitable : par exemple, sillage d’un cylindre ; couche limite décollée (bump) ; écoulements en milieu urbain, pour lesquels le laboratoire dispose d’une réelle expertise. La méthode sera développée dans le code de calcul open source Code Saturne, dans lequel l’approche hybride RANS / LES a été mise en œuvre et validée dans des thèses précédentes.
Contact : christophe.friess@univ-amu.fr / +33 4 91 11 85 35
