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Numerical study of external turbulent flow

Mammar M., Soudani A.

Nous présentons ici l’étude de l’écoulement à surface libre autour d’un cylindre dans un canal à fond fixe. L’étude numérique a nécessité l’exécution d’un code CFD qui permet d’analyser le champ des vitesses et le champ de l’énergie cinétique autour du cylindre. L’intégration des équations de continuité et de quantité du mouvement pour l’écoulement turbulent a permis d’obtenir un système d’équations pour un écoulement bidimensionnel horizontal. Par l’intégration des équations de quantité de mouvement, on obtient un terme de diffusion-dispersion qui contient les tensions de turbulence et de dispersion. Les tensions de turbulence sont exprimées par le concept de viscosité turbulente. Quatre cas d’écoulement selon différents paramètres hydraulique ont été simulés numériquement. Les résultats démontrent clairement l’influence du cylindre sur la structure de l’écoulement, notamment dans la zone du sillage en aval du cylindre. Les vitesses mesurées dans les directions longitudinale et transversale confirment les résultats numériques, notamment des vecteurs de vitesse en amont du cylindre et le long de son périmètre. L’énergie cinétique turbulente obtenue par la simulation numérique a pu être comparée avec les mesures. Le modèle (k - ε) a sous-estimé les valeurs mesurées. Il paraît que ce problème provient de la difficulté du calcul de la génération d’énergie cinétique turbulente prés du bord solide. Ce problème a été identifié et discuté en détail.