Laminar-to-Turbulence Transition Modeling of Incompressible Flows in a RANS Framework for 2D and 3D Configurations
Modélisation de la transition laminaire-turbulent de fluides incompressibles dans un contexte RANS pour des configuraions 2D et 3D
Résumé
This research work aims at assessing transition calculations feasibility in the context of the
industrial codes. We discuss the strengths and weaknesses of the Local Correlation Based
Transition Models (LCTM) γ and γ−Re θ for two- and three-dimensional configurations, focusing
on both modeling and numerical aspects. The purpose is to analyze the potential of these RANS-
based models as predictive tools, that can handle automatically and autonomously laminar-to-
turbulence transition. We evaluate the transition models performance on an extensive number
of test cases, covering a wide range of transition mechanisms. In the case of 3D configurations, a
crucial point is the modeling of transition due to stationary crossflow modes, which are the main
three-dimensional transition mechanism in a low free-stream turbulence environment. For this
purpose, we present in this dissertation an original re-calibration of the T c1 crossflow criterion
proposed by Menter & Smirnov in 2014 and based on a local formulation of the renowned
empirical C1 criterion of Daniel Arnal. The re-calibrated criterion notably extends the existing
γ model for stationary crossflow transition prediction around three-dimensional non-wing-like
geometries.
Ce travail de thèse vise à évaluer la faisabilité des calculs de transition dans le cadre des codes
industriels. Les points forts ainsi que les faiblesses des modèles de transition basés sur des
corrélations locales, γ et γ −Re θ , sont analysés sur des configurations bi et tridimensionnelles, en
se concentrant sur la modélisation physique et les aspects numériques. L’objectif est d’analyser le
potentiel de ces modèles RANS en tant qu’outils prédictifs, capables de gérer automatiquement
et de manière autonome la transition d’un écoulement du régime laminaire au régime turbulent.
Nous évaluons les performances des modèles de transition sur un grand nombre de cas de test,
couvrant un large éventail de mécanismes de transition. Dans le cas des configurations 3D, un
point crucial est la modélisation de la transition due aux modes transversaux et stationnaires, qui
sont les principaux mécanismes de transition tridimensionnel dans un environnement à faible
turbulence. A cet effet, nous présentons dans cette thèse un recalibrage original du critère
transversal T c1, proposé par Menter & Smirnov en 2014 et basé sur une formulation locale du
célèbre critère transversal C1 de Daniel Arnal. Ce critère recalibré étend notamment le modèle
γ existant pour la prédiction de transition due aux modes transversaux et stationnaires autour
des géométries tri-dimensionelles complexes.
Origine | Fichiers produits par l'(les) auteur(s) |
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