Simulations numériques d'un jet rond turbulent et de son interaction avec un tourbillon de sillage

Le contexte général de cette étude concerne l impact des traînées de condensation, ces fameux panaches blancs fréquemment observés dans le sillage des avions, sur l atmosphère. D un point de vue aérodynamique, la formation des traînées de condensation se caractérise par l interaction entre un jet turbulent et un tourbillon de sillage. L objectif de cette thèse est de contribuer à une meilleure compréhension des phénomènes thermiques et dynamiques mis en jeu dans cet écoulement. Ce travail repose sur la résolution numérique des équations de Navier-Stokes, et de conservation de l énergie, formulées pour le cas d un écoulement tridimensionnel, instationnaire et compressible. Deux approches sont considérées: la simulation numérique directe et la simulation des grandes échelles. Une simulation temporelle de la transition à la turbulence d un jet rond non-isotherme est effectuée sans tenir compte du champ tourbillonnaire. A l issue de cette simulation, un modèle de tourbillon de sillage est superposé à l écoulement de jet. La première partie de cette thèse présente les deux approches, les différents modèles de sous-maille choisis pour les simulations des grandes échelles, ainsi que les méthodes numériques employées. La deuxième partie est consacrée à la simulation de l écoulement de jet, et ici, l objectif est de déterminer le modèle de sous-maille approprié à cette configuration d écoulement. La troisième partie est dédiée à la simulation de l interaction entre le jet et le tourbillon de sillage. Les résultats sont comparés à ceux issue d une campagne d essais. Les simulations ont démontré le développement de grosses structures de la turbulence autour du cœur tourbillonnaire, dans lesquelles se concentre le champ de températureThe general context of this study concerns the impact of contrails, these famous white plumes frequently observed in the aircraft wake, on the atmosphere. From an aerodynamic point of view, the formation of the contrails is characterised by the interaction between a turbulent jet and a wing-tip vortex. The aim of this thesis is to contribute to a better understanding of the thermal and dynamic phenomena involved in this flow. This work is based on the numerical resolution of the three-dimensional, unsteady and compressible Navier-Stokes and energy conservation equations. Two approaches are considered: the direct numerical simulation and the large eddy simulation. A temporal simulation of the transition to turbulence of a non-isothermal jet is performed without accounting for the vortex flow field. A the end of this simulation, a vortex model is superimposed on the jet flow field. The first part of this thesis describes the two approaches, the different subgrid models chosen for the large eddy simulations, and the numerical techniques employed. The second part is devoted to the jet flow simulation, and here the objective is to determine the subgrid model appropriated to this flow configuration. The third part is dedicated to the simulation of interaction between the jet and the vortex. Results are compared to experimental data. The simulations have demonstrated the development of large scale structures all around the vortex core. The temperature field concentrates in the large scale structuresPARIS-EST Marne-la-Vallee-BU (774682101) / SudocSudocFranceF