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Donner vie aux connaissances scientifiques

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Publi  le 22 avril 2020
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Guillaume Sahut, qui effectue un post-doctorat au LEGI* apr s une th se dans le m me laboratoire, contribue   enrichir les logiciels utilis s pour r soudre les calculs de turbulence encore plus rapidement.

turbulence grenoble inp

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Essentielle aux activit s humaines, la turbulence permet de d gager les puissances n cessaires pour faire voler les avions, faire rouler les voitures, fabriquer du verre, du ciment et la plupart des objets qui nous entourent... C’est elle aussi qui d termine l' volution de notre plan te. ? La turbulence est un ph nom ne physique caract ris  par la pr sence de tourbillons au sein d’un fluide, liquide ou gazeux, explique Guillaume Sahut, post doctorant au LEGI dans le cadre d’un contrat financ  par la fondation Grenoble INP. Elle est naturellement pr sente dans des  coulements complexes de fluides, par exemple dans un  coulement d’air lorsque celui-ci rencontre les pales d’une  olienne, ou dans un  coulement d’eau au passage d’une turbine hydraulique. D s lors, comprendre la turbulence des fluides, liquides ou gazeux, ouvre des perspectives dans de nombreux domaines. ?

Le comportement d’un fluide est r gi par l’ quation de Navier-Stokes, dans laquelle la turbulence est intrins quement contenue. La turbulence est un ph nom ne qui s’ tend sur une gamme importante d’ chelles spatiales. ? Si l’on veut simuler la turbulence de fa?on exacte, il faut donc augmenter la r solution de notre calcul pour descendre jusqu’aux plus petites  chelles spatiales de l’ coulement. ? Cette m thode a pour avantage de d crire le comportement d’un fluide de fa?on tr s pr cise en en faisant  voluer chaque portion dans l’espace et le temps, mais a pour inconv nient d’ tre extr mement gourmand en temps et en puissance de calcul. Au final, cet outil est inutilisable dans un contexte industriel o  des s ries de simulations doivent  tre r alis es chaque jour lors de la phase de conception d’une turbine par exemple.
 

Gagner du temps dans les simulations


Pour r duire les temps de calculs, la turbulence aux plus petites  chelles spatiales peut  tre d crite de mani re universelle par un mod le simple : les tourbillons sont toujours simul s aux grandes  chelles accessibles par le calcul, et les plus petits sont mod lis s. M me si cela diminue grandement la dur e du calcul tout en conservant une pr cision tr s satisfaisante, cette approche dite de Simulation aux grandes  chelles (SGE) n’est pas suffisante pour  tre utilis e en routine dans l’industrie. ? Il est possible d’acc l rer la simulation en consid rant la vitesse moyenne du fluide en un m me point sur tout l’intervalle de temps de la simulation, c’est- -dire une moyenne temporelle de la vitesse en ce point, explique Guillaume Sahut. Cette m thode est appel e moyenne de Reynolds (RANS, en anglais). ? La dur e de la simulation est alors encore diminu e et l’outil devient int ressant pour une utilisation quotidienne dans un contexte industriel.

L’objet du post-doctorat de Guillaume Sahut est justement d’int grer cette m thode dans un code de calcul existant : le logiciel YALES2. ? Il s’agit de d velopper une m thode RANS au sein du logiciel YALES2 afin d’obtenir des r sultats de simulation plus rapidement, avec une pr cision avoisinant celle des m thodes de simulations aux grandes  chelles pour une utilisation quotidienne, indique le chercheur. Le fait d’avoir les deux m thodes dans le m me outil peut en outre  tre utile pour faire des comparaisons. ?

Au sein de l’ quipe MoST (Mod lisation et Simulation de la Turbulence) du LEGI, ce logiciel est notamment utilis  pour r aliser des simulations de turbines et d’ oliennes par m thode SGE. Largement r pandu dans les milieux acad miques, ce code est  galement tr s utilis  dans l’industrie (General Electric, SAFRAN, Ariane Group...). La m thode  tant d sormais en cours d’impl mentation dans le logiciel YALES2, son apport en termes de fiabilit  et de gain de temps devra  tre valid e sur un certain nombre de cas tests dont la solution est connue.

A suivre...
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mise   jour le 22 avril 2020

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