CELTIC
(2022-2025)
Continuous Embedded LES for Turbulent flows in Industrial Configurations (LES embarquée continue pour les écoulements turbulents en configurations industrielles)
Appel à projet ESR 2022 de la région nouvelle-Aquitaine
Coordinateur : Rémi Manceau
Partenaire : GDTech
Pour la simulation numérique des écoulements de fluides turbulents (CFD), qui est d’une grande importance dans de nombreuses applications industrielles et environnementales, les méthodes hybrides RANS/LES sont basées sur un type de résolution multi-échelles, soit dans des zones séparées par une interface (méthode zonale), soit par un changement progressif de l’échelle de description (méthode continue), ce qui permet de réduire considérablement le coût de calcul des simulations instationnaires (LES), tout en conservant une finesse de description de la physique dans les régions où cela est nécessaire. Une approche particulièrement attrayante est la méthode LES embarquée, qui consiste à réserver la LES à une petite zone incluse dans un domaine RANS global, ce qui constitue une stratégie particulière pour l’utilisation de l’hybride RANS/LES zonal. Cependant, l’approche zonale est caractérisée par une partition prédéterminée entre les zones RANS et LES et une interface discontinue, ce qui interdit toute évolution de l’échelle de description de la turbulence au cours du calcul, ce qui permettrait une adaptabilité du modèle en fonction de critères physiques déterminés au cours du calcul.
Le premier objectif du projet est donc de développer la LES embarquée dans le contexte des approches continues (CELES, Continuous Embedded LES), dans lesquelles l’interface entre RANS et LES est désormais une interface diffuse. Dans ces approches, le domaine n’est pas découpé en sous-domaines, mais le modèle évolue de manière continue pour tendre vers un modèle RANS ou vers un modèle LES. L’interface diffuse (zone grise) est cette zone de transition dans laquelle on passe d’un modèle RANS à un modèle LES. Il sera alors nécessaire, comme dans l’approche zonale, d’enrichir la solution RANS en ajoutant de la turbulence synthétique pour éviter la diminution drastique de la contrainte turbulente totale au début de la zone LES qui dégraderait fortement les résultats. Dans le cadre de l’approche hybride RANS/LES développée au LMAP par l’équipe-projet Inria CAGIRE, approche appelée HTLES (Hybrid Temporal LES), cet aspect du projet consiste à développer une approche d’enrichissement volumique basée sur une force fluctuante.
Bien que certains industriels développent leur propre code de calcul, y compris le code open-source Code_Saturne d’EDF que nous utilisons dans notre recherche, la majorité des simulations industrielles sont réalisées avec des codes commerciaux. Le deuxième objectif du projet est donc d’implémenter notre méthode HTLES et la nouvelle méthode CELES dans un code commercial, afin de démontrer l’applicabilité de la méthode dans un tel code. Une série de cas de test de complexité croissante, choisis pour leur pertinence par rapport aux problèmes industriels, permettra à la fois d’effectuer une validation croisée entre le code de recherche et le code commercial, et de servir de démonstrateur de l’applicabilité de la méthode dans des configurations industrielles.
