Étude numérique de l’écoulement autour d’un corps non profilé

Abstract

Résumé Lorsqu’un corps se déplace dans un fluide, des conséquences remarquables s’observent sur le corps et aussi dans les propriétés de l’écoulement. Le corps subit des contraintes de frottement du fluide (trainée visqueuse) et des contraintes dues à la pression autour de sa surface (trainée de forme). Les contributions relatives de ces efforts dépendent fortement de la forme de l’obstacle. Quand il n’existe pas de décollement de la couche limite, les effets de la viscosité sont prépondérants et, à l’inverse, c’est la pression qui pilote la trainée dans le cas où il existe un décollement. Dans de multiples situations, nous pouvons observer des émissions tourbillonnaires derrière un obstacle (lors du vol d’un avion, du déplacement d’un bateau, écoulement autour d’un cylindre, dans l’atmosphère,…etc.), l’étude du lien des tourbillons émis avec les efforts qui s’exercent sur l’obstacle est un sujet d’actives recherches. Dans ce contexte, l’identification de la topologie de l’écoulement autour d’un cylindre à section carrée et cylindrique est choisi comme étude par voie numérique afin d’explorer les principales zones où des structures tourbillonnaire se forment. Le choix d’un cylindre de ces géométries est d’essayé de s’approcher de quelques applications pratiques, à savoir dans l’industrie automobile ou bien dans le domaine de génie civile de la construction d’immeuble ou bien encore dans le domaine électronique pour le refroidissement de composants électroniques..etc. Les calculs numériques à entreprendre seront réalisés en utilisant un code de calcul disponible.

Abstract When a body moves in a fluid, remarkable consequences are observed on the body and also in the properties of the flow. The body undergoes stresses of friction of the fluid (viscous drag) and stresses due to the pressure around its surface (shaped trail). The relative contributions of these efforts depend strongly on the shape of the obstacle. When there is no separation of the boundary layer, the effects of the viscosity are preponderant and, conversely, it is the pressure which controls the drag in the event of a separation. In many situations, we can observe vortex emissions behind an obstacle (during the flight of an aircraft, the movement of a boat, the flow around a cylinder, the atmosphere, etc.), the study the connection of the vortices produced with the efforts exerted on the obstacle is a subject of active research. In this context, the identification of the topology of the flow around a cylinder of square and cylindrical cross section is chosen as a numerical study in order to explore the main zones where vortex structures are formed. The choice of a cylinder of these geometries is attempted to approach some practical applications, namely in the automotive industry or in the civil engineering field of building construction or even in the electronic field for the cooling of electronic components, etc. The numerical calculations to be undertaken will be carried out using an available calculation code.