Modélisation et simulation numérique de la turbulence par des approches statistiques bas-Reynolds et hybride Rans/Les

Le travail presente dans cette these s'inscrit dans le contexte de la modelisation et de la simulation numerique des ecoulements turbulents a grand nombre de Reynolds, avec integration des equations jusqu'a la paroi. L'objectif principal est de reconsiderer les approches existantes de la turbulence, en s'appuyant sur des outils numeriques recents, afin d'obtenir des resultats plus precis sur des maillages non-structures, notamment en proche paroi. Dans la perspective d'une hybridation avec l'approche LES, nous etudions tout d'abord les performances d'un modele k-e bas-Reynolds lineaire. Nous le comparons ensuite a une extension non-lineaire cubique qui permet de tenir compte de l'effet d'anisotropie. Le solveur Navier-Stokes compressible utilise une approche mixte elements/volumes finis instationnaire implicite. Dans deux cas d'ecoulements stationnaires nous obtenons des resultats satisfaisants avec le modele lineaire, alors que l'extension non-lineaire montre une forte sensibilite au parametre de viscosite turbulente Cµ. Dans le cas instationnaire, le modele non-lineaire s'est montre bien plus performant. Nous proposons ensuite une combinaison originale entre les approches de type RANS et LES. L'idee de base consiste a resoudre le champ moyen par les equations de type RANS, puis a le corriger en ajoutant les fluctuations resolues par l'approche VMS (Variational Multi-Scale) de la LES. Le terme de correction est amorti par une fonction d'hybridation continue a travers le domaine de calcul. Le modele obtenu est applique a l'ecoulement 3D autour d'un cylindre circulaire a separation turbulente. Nous analysons les differentes regions de l'ecoulement ainsi que sa topologie.