Simulation de couches limites turbulentes sans gradient de pression à grand nombre de Reynolds

Xavier GLOERFELT
Financements : ANR SONOBL

Les calculs SGE du développement spatial de couches limites turbulentes sans gradient de pression ont été poursuivis en 2015. Un projet européen projet du 9ème appel PRACE (sept. 2014-sept. 2015) de 15 millions d’heures CPU sur Curie TN a permis une extension à un plus grand nombre de Reynolds pour une configuration (M=0.7 et ZPG). Ce calcul ambitieux pour atteindre un Re ≃ 9 000 correspond à un domaine 4 fois plus grand dans la direction longitudinale et 2 fois plus large dans la direction transverse. Le maillage de l’ordre de 2 milliards de points a été réparti en blocs de 90×50×50 sur 8192 processeurs de Curie. Il va permettre de regarder l’influence du nombre de Reynolds sur la pression pariétale On s’intéresse notamment à la zone d’équilibre avec une pente en -1 dans les spectres qui est souvent associée à la région logarithmique de quasi-équilibre, qui possède une extension suffisante seulement pour les grands nombres de Reynolds. Comme le domaine est beaucoup plus grand, les champs dans le sous-domaine qui correspond au calcul précédent à M=0.7 pour un nombre de Reynolds modéré sont enregistrés sur des temps d’intégration beaucoup plus grands, ce qui constitue une bonne opportunité pour étudier les basses fréquences (toujours très incertaines dans les expériences car elles sont noyées dans le bruit d’installation de la soufflerie). D’autres calculs ont visé l’extension vers de plus faibles nombres de Mach. Le point intéressant à plus bas nombre de Mach est d’avoir une meilleure séparation entre la zone acoustique (nombres d’onde supersoniques) et le pic convectif, qui caractérisent les spectres fréquence-nombre d’onde de la pression pariétale. On cherche notamment à déterminer si la nature de la partie acoustique change à faible nombre de Mach en étant dominée par le rayonnement dipolaire du aux termes visqueux (qui est faible mais évolue en puissance 6 de la vitesse alors que nous avons montré que la contribution quadripolaire liée aux tensions de Reynolds suit une loi en puissance 8). Un calcul à Mach 0.1 ne permet pas pour le moment de capter le champ acoustique mais un nouveau calcul à Mach 0.3 a permis de capter le rayonnement acoustique (de l’ordre de 0.2 Pa).

Collaborations : LMFA/ECLyon, Airbus, Dassault, Renault, institut P’

Publications et communications :
[1] X. Gloerfelt. Propagation of acoustic waves in a turbulent boundary layer. GAMM 2015 - 86th Annual Scientific Conference, 23-27 March, Lecce, Italy, 2015.