Contribution à la validation du modèle K pour les écoulements atmosphériques simulés en soufflerie en présence d’obstacles et thermiquement stratifiés

Abstract

L’objectif de ce travail est la caractérisation de l’écoulement turbulent de couche limite en situation lisse et rugueuse pour différents nombres de Reynolds turbulents et en présence ou non de collines gaussiennes bidimensionnelles et l’étude ultérieure du transport de particules solides. Les campagnes de mesure de tel type d’écoulement sont réalisées dans une soufflerie aérodynamique installée au laboratoire de mécanique des fluides de L’E.C. Lyon, en utilisant l'anémométrie PIV comme technique de mesure. Les premières séries de campagne de mesure sont faites pour caractériser l’écoulement sans obstacle afin de vérifier le bon comportement de la couche limite. Dans une seconde phase, des mesures au voisinage de la colline sont réalisées pour mettre en évidence ses effets sur l’écoulement. L’analyse des effets de la colline sur l’écoulement s’intéresse en particulier aux phénomènes du changement de la vitesse au sommet de la colline du développement du sillage et de la zone de recirculation en aval de la colline. Une comparaison des différentes caractéristiques de deux types d’écoulements, lisse et rugueux, permet aussi de quantifier l’effet de la rugosité en fonction de la hauteur del’obstacle, exprimé par le nombre Reynolds de rugosité Ks+, sur l’écoulement. Une modélisation utilisant une analyse à réseaux de neurones artificiels et à logique floue a été réalisée pour l'estimation des profils de vitesse en amont et sur le sommet de la colline. La troisième phase du travail a été consacrée à la caractérisation des différents typesd'écoulements de couche limite sur des collines successives. Deux configurationsde deuxcollines successives sont adoptées. La distance entre les sommets de la premièreconfiguration est égale à 3H (Hauteur de la colline). Cette distance a été repoussée à 8H pour la seconde configuration. L'écoulement sur ces configurations est marqué par la formation de deux zones de recirculation engendrées par un taux de cisaillement maximal. Les caractéristiques de l'écoulement dans ces zones sont quantifiées, analysées etcomparées aux résultats obtenus sur la colline isolée