Academic literature on the topic 'Modèle hybride RANS-LES non-zonal'

Résumé La gestion des risques liés aux biotechnologies a traditionnellement été accomplie en conformité aux principes de la rationalité managériale, qui confinent à l’intérieur de rôles très précis les scientifiques, les managers et les politiciens. Les récents scandales du sang contaminé et de la vache folle ont non seulement contribué à remettre en cause les préceptes de cette rationalité managériale, mais aussi accru la sensibilité de certains gouvernants aux discours sur la démocratisation de la gestion des risques. Cet article présente deux modèles divergents de démocratisation de la gestion des risques dans le domaine des OGM, et un cas hybride. Le premier modèle, observé au Canada, ne remet pas fondamentalement en question les principes de la rationalité managériale, bien que ses partisans n’hésitent pas à recourir à la rhétorique de la démocratisation. Le deuxième, celui des perspectives contradictoires observé en France, est plus fidèle aux idées de démocratisation qui trouvent leur source dans la théorie critique de la rationalité managériale. Enfin, le cas hybride, celui du Royaume-Uni, permet à l’auteur de conclure que le modèle de la subordination à la rationalité managériale n’est tenable que dans un contexte institutionnel qui favorise un strict contrôle politique du discours sur les risques.

RésuméUne méthode d’éléments finis mixte hybride est appliquée pour l’approximation de l’écoulement associé au transport en milieu poreux non saturé. Le développement de ce modèle s’effectue dans le cadre du projet européen ARWET, lequel a pour objectif l’étude de nouvelles potentialités de dissipation des pesticides dans les zones humides. La formulation du modèle bidimensionnel est fondée sur les propriétés de l’espace de Raviart-Thomas. L’écueil numérique que posent les problèmes à convection dominante est surmonté par l’introduction d’un limiteur de flux alors qu’un limiteur de pente est généralement utilisé dans la littérature. Le limiteur suggéré est inconditionnellement stable et permet de conserver la précision des résultats à nombre de Peclet élevé.

Les pratiques et les arrangements spatiaux des parcelles agricoles ont un fort impact sur les flux d'eau dans les paysages cultivés . Afin de surveiller les paysages à grande échelle, il ya un fort besoin de délimitation automatique ou semi-automatique des parcelles agricoles. Cet article montre la contribution des images satellitaires à très haute résolution spatiales, telles que Pléiades, pour délimiter le parcellaire agricole de manière automatique .On propose une approche originale utilisant une classification binaire supervisée des limites. Une approche d'apprentissage actif est proposée afin d'adapter le modèle de classifieur au contexte local permettant ainsi la délimitation parcellaire à grande échelle.Le classifieur des Forêts Aléatoires est utilisé pour la classification et la sélection des attributs . Le concept de marge non supervisée est utilisé comme mesure d'incertitude dans l'algorithme d'apprentissage actif. En outre, un étiquetage automatique des pixels incertains est proposé en utilisant une approche hybride qui combinant une approche région et le concept de marge.Des résultats satisfaisants sont obtenus sur une image Pléiades. Différentes stratégies d'apprentissage sont comparées et discutées . Pour un cas d'étude opérationnel, un modèle global ou bien un modèle simple enrichi peuvent être utilisés en fonction des données de terrain disponibles.

Les plantations industrielles, qui couvrent de l'ordre de 100 millions d'hectares, ne bénéficient pas d'un regard universel et consensuel. Leur représentation dépend de la notion culturelle de la nature. Les modèles occidentaux privilégient le concept d'une nature non modifiée par l'homme. De tels modèles ne s'ajustent pas aux représentations paysannes en milieu tropical, qui s'accommodent plus aisément d'une nature domestiquée et susceptible d'assurer les besoins vitaux. En outre, la vitesse de croissance, telle celle des eucalyptus, peut constituer un attrait auprès des populations rurales. En sylviculture, une ambiguïté tient également à la démarche consistant à " imiter la nature ", qui s'exprime de manières contrastées selon qu'il s'agit de forçage anthropique ou de simple pilotage. Les populations urbaines et les organisations non gouvernementales environnementalistes ont une image négative des plantations industrielles, dont elles estiment généralement qu'elles sont peu porteuses de leur propre idée de nature. En outre, le regard occidental exacerbe le dualisme entre espèces indigènes et exotiques, dont on sait pourtant qu'il repose sur l'adoption consensuelle de seuils arbitraires. Les exemples malheureux d'espèces végétales qualifiées de " plantes miracles " renforcent ce clivage. Mais les plantations industrielles sont aussi l'expression d'une monoculture souvent mal perçue car porteuse d'homogénéisation biologique, voire culturelle, et ces peuplements artificiels se heurtent de fait à la norme positive de la diversité. Il importerait de considérer de telles plantations comme des objets hybrides, dotés d'une double dimension biophysique et socioculturelle, qu'il s'agit de situer dans leur contexte. Il convient d'accepter que le regard porté sur les plantations d'essences exotiques puisse relever de représentations divergentes. (Résumé d'auteur)

Résumé La métropole montréalaise présente une dynamique sociale spécifique ne correspondant pas aux modèles occidentaux connus. Maelström culturel postmoderne, les références identitaires y sont multiples. Le quartier Mile-End, situé au coeur de l’île, synthétise et symbolise mieux que tout autre ce caractère pluriel et hybride. Ici, il faut comprendre le terme hybridité, à la suite de Sherry Simon, comme une marque positive et non au sens péjoratif qu’il a pu avoir autrefois. Le présent article propose donc une réflexion sur ce quartier ainsi que sur le sens et la portée de la notion d’hybridité culturelle, et ce à partir de nos observations du quotidien. Nous proposerons de concevoir cette particularité du Mile-End comme la synthèse d’une montréalité en devenir.

Durant la guerre franco-prussienne de 1870, un usage politique et idéologique fut fait de certaines théories physiologistes, notamment, on s’en doute, celles qui définissaient l’ennemi. Les différents discours contre ces derniers qui feront rage jusqu’à la Première Guerre mondiale s’échafaudent à partir d’élaborations scientifiques douteuses, qui relèvent également d’un imaginaire historique et d’une rhétorique qui s’appuie sur une forme de sacralisation de la guerre. Notre propos voudrait montrer que dans les nouvelles Boule de suif et Saint-Antoine, Maupassant révèle l’instrumentalisation qui est faite de ces discours modélisants. Souvent avec ironie, l’écrivain démontre que l’imaginaire social se fonde moins sur un savoir objectif et empirique que sur la conviction subjective d’une différence anthropologique et morale entre les individus, qui puise son énergie dans l’angoisse, la peur et une volonté de puissance d’un individu sur un autre. Dans les textes qui nous occupent, la « mise en ennemi » s’ajuste bel et bien, au-delà du fait historique, sur une intrication de données naturelles (biologiques, physiologiques) et culturelles (moeurs, habitudes) qui caractérisent l’ennemi comme l’« Autre à tuer ». L’ironie se cache dans l’utilisation que fait Maupassant du modèle anthropologique : en mettant en scène des identités hybrides où se mêlent qualités et défauts des dominés et des dominants, le romancier va en effet quitter l’échiquier ethnique et dépasser la question des identités nationales pour s’attaquer non pas aux Allemands ou aux Français en particulier, mais à la nature humaine en général et à sa propension à la barbarie.

Alors que la BD se consomme essentiellement sous la forme de recueil, plusieurs éditeurs de manga français ont tenté de reproduire les magazines de prépublication permettent aux éditeurs japonais de recruter et tester de jeunes talents, de créer une communauté autour des séries lancées par ce biais. Dans les années 1990, Glénat avait lancé son magazine Kaméha diffusant à la fois des mangas et des projets hybrides qui ne possédaient pas encore l’étiquette « manfra ». Le mensuel n’a pas survécu à la première crise du manga durant le passage aux années 2000. Néanmoins, deux éditeurs autres se sont lancés dans la prépublication de jeunes auteurs français par le biais de leurs revues. Pika Edition a diffusé dans Shônen Collection (30 volumes, 2003-2005) des mangas créés par de jeunes auteurs français. Les séries Dreamland (de Reno Lemaire) et DYS (de Moonkey) sont parues en 2005 sous la forme de chapitre mensuel avant d’être republiées en volume. Malgré l’arrêt du périodique faute de rentabilité, Les Humanoïdes Associés ont lancé leur magazine de prépublication Shogun Mag (2006-2009). Le parti pris était de diffuser des mangas créés par des scénaristes et des auteurs de différents pays. En analysant les différents modèles économiques (en librairie ou en kiosque) et les conditions de production de ces magazines (en coproduction avec le Japon ou non), il s’agit de mettre en lumière les contraintes spécifiques au marché français et les freins au développement du manfra lorsque celui-ci se calque trop sur le système japonais.

La modernisation de la fonction publique hongroise, démarrée en 2010, se fonde sur une approche stratégique et complexe ainsi que sur un compromis entre les anciennes et les nouvelles valeurs. L’objectif stratégique est d’une part, le développement d’une carrière prévisible et attractive, et d’autre part, la mise en place d’une gestion des ressources humaines basée sur l’emploi. À première vue, les valeurs du modèle de carrière et celles de la gestion moderne des ressources humaines pourraient paraître contradictoires. Cependant, le système hybride caractérisant le régime juridique de la fonction publique hongroise peut combiner ces différentes valeurs en mettant l’emploi au centre de la gestion des ressources humaines. Par ailleurs, « l’hybridation » est non seulement l’une des spécificités de la fonction publique hongroise mais aussi celle de l‘évolution du contexte international.

Résumé L’histoire des signes employés par les (al) chimistes révèle qu’il a surtout été fait appel à deux modes d’association d’un signifiant à son signifié : l’iconisme et la convention. Leur évolution peut se diviser en trois périodes : l’alchimie, la révolution berzélienne et la chimie contemporaine. Les alchimistes ont créé des signes graphiques basés sur des analogies symboliques (pour les substances chimiques, non représentables iconiquement à l’échelle macroscopique), ou sur un iconisme pur et simple (pour les appareils et les opérations). Ils n’ont toutefois jamais élaboré un système entièrement cohérent. Lavoisier et Berzelius ont tourné le dos à ce type de signes pour adopter des signes alphabétiques conventionnels. Cependant le développement moderne de la chimie a rendu nécessaire un retour à l’iconisme (représentation spatiale des molécules). Ceci a été obtenu en ajoutant au système de Berzelius des éléments graphiques en relation d’iconisme avec le modèle supputé des molécules (qui demeurent invisibles). Il en est résulté un système hybride tout à fait original et opérationnel.

Définir la « diaspora » ne peut se faire sans signaler immédiatement que deux grands courants théoriques assignent à ce terme des acceptions assez différentes qui, si elles semblent se succéder, donnent lieu à des usages bien typés où se reconnaissent encore aujourd’hui les deux composantes majeures des ″diasporas studies″. Il existe ainsi un paradigme que l’on peut qualifier de ″classique″ qui cohabite de manière plus ou moins sereine avec un autre paradigme plutôt ″post-structuraliste″ lequel a largement dominé le champ consacré à l’objet ″diaspora″ depuis les années 1990. Pour entrer dans le domaine des études du fait diasporique, il nous faut ainsi partir d’une définition ″traditionnelle″ pour mieux comprendre la déconstruction dont la notion a fait l’objet. Dans cette perspective, le terme ″diaspora″ désigne les populations dispersées depuis une terre natale (homeland) qui ont conservé des liens durables entre les membres issus de cette dissémination, la longévité du sentiment d’appartenance collective se construisant en rapport avec la mémoire du territoire d’origine. L’étymologie du mot remonte à la Bible des Septante, traduction grecque des textes bibliques connus en hébreu et en araméen effectuée par des religieux juifs hellénophones. Le mot ″diaspora″ est formé à partir du verbe grec speiren (semer) et plus exactement du verbe composé diaspirein (disséminer). Selon les sources, il concerne soit l’exil de Babylone et la dispersion des Juifs après la destruction du second temple de Jérusalem (Bruneau 2004 : 8), soit la menace de dispersion comme châtiment divin envers les Juifs qui ne respecteraient pas la Loi de Dieu (Dufoix 2011 : 64). Historiquement, le nom ″diaspora″ appliqué à d’autres populations que le peuple juif s’accomplit dans une sphère judéo-chrétienne où Chrétiens, Grecs Orthodoxes, puis Protestants et Arméniens accèdent à cette dénomination selon le même schéma d’identification qui articulent les motifs de l’exil et de la persécution au sein d’un complexe mû par la religion. La dispersion volontaire au sein de diasporas dites ″marchandes″ s’affirme de son côté comme une sorte d’appendice de ce modèle religieux. La ″sortie″ d’une caractérisation par le religieux s’opère en même temps que la notion pénètre les milieux académiques. Les usages y sont d’abord sporadiques tout au long du XXème siècle, puis se resserrent autour d’une définition applicable à bien d’autres populations que celles du foyer biblique originel. Le premier des textes le plus remarquable est celui de John Armstrong (1976) qui pose le cas juif comme archétypal pour décliner à partir de lui une typologie où se distinguent des « diasporas mobilisées », plutôt « avantagées » à des « diasporas prolétaires » « appauvries » et « discriminées » au sein des « sociétés modernisées ». C’est avec l’ouvrage du politologue Gabriel Sheffer (1986) qu’est véritablement entamée la construction du champ des diasporas studies et que se trouve désignée une compétence migratoire particulière, à savoir celle de minorités qui dans les pays d’accueil, sont en mesure de ″préserver leur identité ethnique ou ethnico religieuse″ en lien avec ″un intérêt continu (...) dans les échanges avec leur terre d’origine″ (Sheffer 1986 : 9). Le modèle dit ″classique″ se consolide à partir de textes qui ont acquis le statut de références incontournables. Parmi eux figure l’article de William Safran (1991) publié dans le premier numéro de la revue phare fondée par Khachig Tölölyan en 1991 – Diaspora : A Journal of Transnational Studies – ainsi que l’ouvrage de Robin Cohen (1997). Ces deux écrits sont représentatifs de la perspective adoptée sur la base du modèle juif, même si c’est pour le ″transcender″ comme le dira Cohen (1997 : 21). La définition de critères sert à sélectionner parmi les populations migrantes celles qui correspondent à une formation diasporique. Plus ou moins nombreux, ces critères placent au premier plan la dispersion, le maintien durable d’une forte conscience communautaire, l’idéalisation de la patrie d’origine (Safran 1991 : 83-84 ; Cohen 1997 : 26). Sur cette base, des typologies sont proposées comme celle de Cohen (1997) où se côtoient des ″diasporas victimes″ issues de traumatismes (Africains, Arméniens), des ″diasporas de travail″ (Indiens), des ″diasporas impériales″ (Britanniques), des ″diasporas de commerce″ (Chinois, Libanais), enfin des diasporas dites ″culturelles″ (Antillais). Ces dernières, dont il faut noter qu’elles ne sont plus définies en rapport avec la cause de la dispersion, mais plutôt en lien avec la culture et l’identité, signalent en fait, comme nous le verrons plus loin, la nouvelle conception qui a émergé en adéquation avec les perspectives postmodernes. D’emblée, le concept de diaspora se présente comme transdisciplinaire. Politistes, historiens, sociologues, géographes anthropologues sont engagés dans les études des phénomènes diasporiques. On ne peut donc pas déceler une approche spécifiquement anthropologique tant les références sont facilement exportées d’une discipline à l’autre, et c’est sans doute ce qui fait la spécificité des diasporas studies. Le grand bouleversement du champ s’opère quand deux contributions majeures s’emparent de la notion et la font basculer dans un univers de significations réévaluées à l’aune de la posture anti-essentialiste. La diaspora classique, de par son insistance sur le caractère continu et quasi pérenne de la communauté par-delà la dispersion, véhicule les présupposés d’une nature sociale immuable. Avec les écrits de Stuart Hall (1990) et de Paul Gilroy (1993), la perspective est renversée. Plutôt que d’être réfutée, la diaspora devient au contraire emblématique d’une tout autre dispersion, celle qui concerne l’identité elle-même et touche aux fondements toujours incertains, contingents et labiles des façons d’être au monde. Le concept, de par sa charge sémantique évoquant la mobilité, la multi-territorialité, le voyage, l’exil, l’entre-deux, se trouve en concordance parfaite avec les exigences théoriques de la déconstruction post-structuraliste qui appelle la transgression des limites des grands récits. D’origine caribéenne, Hall et Gilroy élèvent au rang paradigmatique la diaspora noire issue de la traite transatlantique, cette formation culturelle leur paraissant être l’antithèse des cultures ethno-nationales transportées dans la dispersion par les anciennes diasporas. La Black Atlantic de Gilroy (1993 : 19) se définit ainsi ″à travers le désir de transcender à la fois les structures de la nation et les contraintes de l'ethnicité″. Avec Stuart Hall (1990 : 235), la notion d’hybridité est consubstantielle à la diaspora : ″L'expérience diasporique comme je l'entends est définie, non par essence ou par pureté, mais par la reconnaissance d'une nécessaire hétérogénéité et diversité, (…) par hybridité″. Autant chez Hall que chez Gilroy, ces modèles ne sont rendus intelligibles qu’au travers du rejet d’autres identités diasporiques, puisque ″la diaspora ne fait pas référence pour nous à ces tribus dispersées dont l'identité ne peut être confortée qu'en relation à une terre d’origine sacrée où elles veulent à tout prix retourner (…). Ceci est la vieille forme de ‘l’ethnicité’, impérialiste et hégémonique″ (Hall 1990 : 235). Cette contradiction théorique qui rend le postulat anti-essentialiste fortement dépendant de l’existence supposée réelle d’identités ″non-hybrides″ a donné lieu à des approches critiques (Anthias 1998 ; Chivallon 2002) sans pour autant miner les perspectives qu’elles ont ouvertes. En dissonance avec les premiers usages classiques du terme ″diaspora″ appliqué déjà anciennement au monde noir des Amériques (Chivallon 2004 : 149), elles ont permis de mettre au premier plan les multiples enseignements de l’expérience (post)esclavagiste des Amériques dans son rapport avec la modernité occidentale, bien au-delà des cercles spécialisés sur la diaspora noire. L’amplification des textes de Hall et Gilroy a été étonnamment rapide et a produit un véritable déferlement dont le texte de James Clifford (1994) s’est fait l’un des plus remarquables échos trouvant matière à alimenter sa perspective sur les travelling cultures auprès d’une diaspora devenue l’antithèse du modèle ″centré″ de Safran. La myriade des études diasporiques développées tout au long des années 1990 en est devenue insaisissable, amenant à parler de ″fétichisation″ du terme (Mitchell 1997) au sein d’un vaste ensemble discursif où se fabrique la coalition entre les épistémologies post-modernes, post-structuralistes, post-coloniales et l’objet providentiel de la ″diaspora″ pour les substantialiser. Cette ferveur académique s’est sans doute essoufflée au cours de la dernière décennie. Une fois l’engouement passé et qui aurait pu faire croire à l’abandon définitif de la perspective traditionnelle, les dichotomies demeurent. De ce point de vue, la conférence donnée par Khachig Tölölyan à l’Université d’Oxford en 2011, peut faire office de dernier bilan. Il y est question d’une cohabitation toujours effective entre les conceptions classiques et ″post″, non sans que son auteur évoque une opposition qui fait encore débat, préférant pour sa part réserver à la notion de ″diaspora″ les tonalités de la définition classique, et réclamant en définitive le mot ″dispersion″ pour englober (réconcilier ?) les binarités qui ont structuré le champ des diasporas studies. Dans tous les cas, à l’écart de la révolution conceptuelle à laquelle a pu faire penser la diaspora, la routinisation semble bel et bien aujourd’hui installée.

Cette thèse est consacrée à la modélisation de la turbulence avec des approches hybrides RANS-LES. Ces approches permettent d’assurer le meilleur compromis entre, d’une part, la capacité de la LES à capturer les structures instationnaires dans les régions d'intérêt de l’écoulement, et, d’autre part, un coût de calcul abordable en activant le mode RANS lorsque la résolution LES n’est pas nécessaire ou trop coûteuse, notamment en paroi. L’objectif industriel pour EDF est d’utiliser ces méthodes pour estimer les efforts instationnaires qui s’exercent sur certains gros composants (GMPP) des réacteurs à eau pressurisée.En premier lieu, une nouvelle formulation du modèle hybride HTLES (Hybrid Temporal Large-Eddy Simulation) est développée, dans le but d’améliorer ses fondations théoriques, en utilisant le critère de H-Equivalence. L'intérêt de ce modèle réside dans l'utilisation du filtrage temporel pour contrôler la répartition d’énergie entre les échelles résolues et modélisées, permettant de garantir la consistance entre les opérateurs RANS et LES. L’approche hybride est appliquée à différents modèles de fermeture RANS, et la calibration est effectuée sur la décroissance d'une turbulence homogène isotrope. De plus, des développements analytiques similaires permettent de proposer, pour la première fois, un modèle hybride fondé sur une modification d’échelle dans une formulation RANS qui tend explicitement vers un modèle LES préexistant.Le contrôle de la transition RANS-LES dans les régions de proche paroi est une problématique majeure de cette thèse. Afin d’améliorer le comportement du modèle HTLES, une fonction de protection double (dépendante à la fois de paramètres physiques et de critères liés aux maillages) et une contrainte de consistance interne sont proposées pour imposer le mode RANS en paroi lorsque la résolution LES n’est pas appropriée. Le modèle amélioré est validé sur les écoulements en canal plan et sur les collinespériodiques, avec des résultats très satisfaisants et robustes vis-à-vis du raffinement du maillage. Il est de plus montré pour le cas test des collines périodiques que des fluctuations turbulentes résolues dans la zone LES pénètrent dans la région RANS de proche paroi sans être trop altérées. Cela permet de capturer correctement les basses fréquences des spectres d'énergie turbulente et de pression en paroi, ce qui s'avère décisif dans le but d'estimer les efforts instationnaires sur des composants. Finalement, la HTLES offre une méthode de résolution alternative au coût numérique réduit par rapport à un modèle LES résolu en paroi.Enfin, la thèse s'intéresse à une version zonale de la HTLES (imposant le mode RANS dans les régions où la résolution LES n'est pas nécessaire), en appliquant le ALF (Anisotropic Linear Forcing) au niveau des interfaces RANS-HTLES afin de promouvoir l'apparition de fluctuations turbulentes résolues. Cette première étude de faisabilité offre des résultats prometteurs.Résumé en
This work is devoted to turbulence modelling using hybrid RANS-LES approaches. These approaches offer the best potential to reach the compromise between the capability of LES to capture the large-scale structures in regions of interest, and the low-computational cost of RANS calculations in regions where LES resolution is not required or too CPU-demanding, notably in near-wall regions. The industrial objective for EDF is to use these methods to predict unsteady loads on large components (reactor coolant pumps) of pressurized water reactors.In this regard, a new formulation of HTLES (Hybrid Temporal Large-Eddy Simulation) is developed, in order to improve the theoretical foundation of the model, applying the Hybrid-Equivalence criterion. The interest of this model lies in the use of temporal filtering, to control the energy partition between resolved and modeled scales, ensuring a consistent bridging between RANS and LES models. The HTLES approach is applied to several RANS models, and the model is calibrated in decaying isotropic turbulence. In addition, a similar analysis shows for the first time that it is possible, from theoretical considerations, to derive a hybrid RANS-LES model based on scale modifications in a RANS model, which explicitly tends towards a standard LES model in LES regions.The control of the RANS-to-LES transition in near-wall regions is a major concern in this work. In order to improve the behavior of the HTLES model, a two-fold shielding function (depending on physical parameters and mesh criteria) and an internal consistency constraint are introduced, aiming at enforcing the RANS mode when the activation of the LES mode is not suitable. The validation process of the upgraded version of the model is carried out on channel and periodic-hill flows, reaching the expected outcomes: accuracy of the predictions and robustness of HTLES to grid coarsening. Moreover, it is shown that resolved vortices coming from the LES zone penetrates into the near-wall RANS region down to the wall, enabling the hybrid model to fairly reproduce the low frequencies. The capacity of HTLES to provide information on energy and pressure spectra at the wall is assessed, which is decisive to predict unsteady loads. Hence, HTLES offers a cost-saving alternative to a wall-resolved LES.Finally, the work focuses on a zonal control of HTLES (enforcing the RANS mode in large portions of the domain where the LES mode is not required), applying the ALF (Anisotropic Linear Forcing) at the RANS-to-HTLES interfaces to promote turbulent fluctuations. This feasibility study offers promising results

L'objectif de ce travail est de prendre en compte les instationnarités naturelles à grande échelle dans les écoulements décollés et à un coût plus faible que la LES, tout en s'intéressant à la modélisation des effets de paroi par des modèles statistiques au second ordre. S'inspirant des approches de Durbin, le modèle à pondération elliptique EB-RSM reproduit l'effet non-local de blocage, en résolvant une équation différentielle sur le terme de pression. La limite à deux composantes de la turbulence est bien prédite en canal. Ce modèle est appliqué à la marche descendante, dans une approche URANS. Nous avons montré que les erreurs numériques peuvent être suffisantes pour exciter le mode le plus instable de la couche cisaillée, et aboutir à une solution instationnaire. La solution est stationnaire quand on raffine le maillage, rendant l'URANS peu fiable. Récemment, Schiestel \& Dejoan ont proposé le modèle hybride non-zonal PITM. Le coefficient $C_{\e_2}$ de l'équation de la dissipation devient fonction de la coupure dans le spectre, et la valeur $C_{\e_1}=3/2$ est déduite par ces auteurs. Nous avons donné une formulation plus générale où la valeur de $C_{\e_1}$ est quelconque. Pour offrir un formalisme plus cohérent aux modèles hybrides non-zonaux dans les écoulements de paroi, une approche basée sur un filtrage temporel est proposée. Enfin, l'adaptation du modèle EB-RSM dans un cadre hybride a été réalisée. Les résultats en canal sont encourageants : la transition continue d'un modèle RANS en proche paroi à une LES au centre du canal est mise en évidence. Le transfert d'énergie des échelles modélisées vers celles résolues est bien reproduit quand on raffine le maillage.

Ce travail est une contribution à la simulation numérique d'écoulements turbulents dans un but d'application industrielle. Nous nous intéressons dans un premier temps à une nouvelle combinaison "VMS-LES/procédure dynamique" pour la simulation d'écoulements autour de cylindres circulaire et carré. L'approche VMS-LES mise en œuvre a pour originalité d'utiliser une procédure de moyennage sur des volumes finis agglomérés dans le but de séparer les échelles, l'approche dynamique étant celle introduite par Germano en LES. Une approche hybride RANS/VMS-LES est ensuite évaluée sur le problème du cylindre circulaire à des nombres de Reynolds élevés. Cette approche introduit un paramètre d'hybridation qui selon la résolution locale de grille privilège le modèle RANS ou celui VMS-LES. Enfin, les performances d'un algorithme de Schwarz deux-niveau, qui utilise les méthodes de déflation et de balancing, sont examinées d'un point de vue efficacité et scalabilité dans le cas de simulations VMS-LES
This work is a contribution to the numerical simulation of turbulent flows with the aim of industrial application. At first, we focus on a new combination "VMS-LES/dynamic procedure" for the simulation of flows around circular and square cylinders. The VMS-LES approach adopted in this work is original in using an averaging procedure over agglomerated finite volumes in order to separate the scales, the dynamic approach being the one introduced by Germano in LES. A RANS/VMS-LES hybrid approach is then evaluated on the circular cylinder test case at high Reynolds numbers. This approach introduces a hybridization parameter which privileges the RANS model or the VMS-LES model according to the grid resolution. Finally, the performance of a two-level Schwarz algorithm, which uses the deflation and balancing methods, are examined in terms of efficiency and scalability in the context of VMS-LES simulations

Ce travail est une contribution à la simulation numérique d'écoulements turbulents autour de corps non profilés. Après avoir précisé les ingrédients numériques et les modèles de turbulence utilisés dans nos simulations, nous présentons une étude sur l'évaluation des effets de la procédure dynamique des modèles de sous-maille dans un modèle VMS-LES et une approche hybride RANS/VMS-LES. Des problèmes d'écoulements autour d'un cylindre seul et en tandem sont considérés. Nous étudions ensuite le comportement de modèles de turbulence hybrides pour la simulation d'écoulements en régime sous-critique autour d'un cylindre circulaire. Le calcul de l'écoulement autour d'un cylindre de section rectangulaire par l'approche VMS-LES est aussi présenté. Enfin, dans une dernière partie, après avoir fait une revue des travaux importants sur les schémas d'avancement en temps multirate, nous proposons une nouvelle approche explicite multirate par agglomération de volumes finis que nous appliquons à des calculs d'écoulements turbulents complexes en utilisant un modèle de turbulence hybride
This work is a contribution to the numerical simulation of turbulent flows around bluff bodies. After specifying the numerical ingredients and the turbulence models used in our simulations, we present a study on the impact of the dynamic sub-grid scale modeling in VMS-LES model and a RANS/VMS-LES hybrid turbulence approach. Simulations of flows around a cylinder and a tandem are performed. Next, we assess the behaviour of some hybrid turbulence models for the simulation of flows around a circular cylinder in the subcritical regime. The computation of the flow around a rectangular cylinder with the VMS-LES approach is also presented. At last, after a review of some important works on multirate time advancing schemes, we propose a new volume-agglomeration explicit multirate approach that is applied to the computation of complex turbulent flows by a hybrid turbulence model

Ce travail concerne l'étude des machines asynchrones à cage dans les applications de traction automobile, en particulier pour les véhicules hybrides. Nous avons développé des modèles et des méthodes utiles pour analyser et dimensionner de telles machines électriques. Nous avons tout d'abord mis au point un modèle électromagnétique non linéaire de la machine, déterminé à partir d'un nombre restreint de calculs "éléments finis". Ce modèle a ensuite été adapté pour réaliser des études de sensibilités sur quelques dimensions géométriques importantes. Il permet d'adapter rapidement une machine à un nouveau cahier des charges. Nous avons finalement étendu cette méthode de modélisation pour prendre en compte un plus grand nombre de paramètres géométriques. Ce dernier modèle paramétrique a été utilisé pour l'optimisation sous contrainte des dimensions d'une machine. Pour cela, nous avons proposé une nouvelle méthode "d'optimisation à modèle recalé" qui concilie précision, rapidité et simplicité. Cette démarche a été appliquée au cas concret d'un dimensionnement de machine asynchrone avec un cahier des charges typique d'un véhicule hybride.

Cette thèse présente l'étude et le développement d'un outil de simulation numérique efficace pour la modélisation de l'interaction plasma/micro-ondes, à partir d'un solveur électromagnétique basé sur une approximation Galerkin Discontinue (GD). Le travail est organisé en deux parties principales. Tout d'abord, nous développons un modèle Particle-In-Cell (PIC) approprié au schéma GD. Pour cela, d'une part, nous proposons un modèle de correction hyperbolique pour la prise en compte de la loi de conservation de la charge et, d'autre part, nous intégrons des modèles physiques propres au plasma tels que les sources micro-ondes de forte puissance, les surfaces d'émission de particules et les faisceaux d'électrons. Ensuite, nous nous orientons vers la recherche de performances optimales pour le couplage Maxwell-Vlasov afin d'augmenter l'efficacité et la taille des applications à traiter. Cette recherche conduit à l'étude d'une hybridation non conforme de méthodes pour résoudre le problème Maxwell-Vlasov. Dans un premier temps, nous travaillons sur une méthode hybride entre différents schémas numériques pour la résolution d'un problème Maxwell 1D sur des maillages non conformes. Dans un second temps, nous nous intéressons au cas d'un problème 2D en mode TE, dans l'optique d'introduire un modèle PIC. Finalement, nous réalisons une hybridation FDTD/FDTD sur deux maillages non coïncidents pour les équations Maxwell-Vlasov 2D
This thesis presents the study and the development of an efficient numerical simulation's tool for the modeling of plasma/microwave interaction in an electromagnetic software based upon a Discontinuous Galerkin (DG) scheme. This work is organized following two main steps. First, we develop a Particle-In-Cell (PIC) model appropriate for DG scheme. For this, on the one hand, we propose a hyperbolic corrector method to take into account the charge conservation law and, on the other hand, we integrate physical plasma models such as high power microwave sources, emission particles surfaces and electrons beams. Then, we propose also optimal performances for the coupling of Maxwell-Vlasov equations in order to increase the efficiency and the size of the applications to treat. This leads to study a non conformal hybridization of methods to solve the Maxwell-Vlasov problem. In the first time, we work on a hybrid method between different numerical schemes to solve a 1D Maxwell problem on non conformal meshes. In the second time, we interest in a 2D TE Maxwell problem, in order to introduce a PIC model. Finally, we realise a FDTD/FDTD hybridization on two non coincident meshes for the 2D Maxwell-Vlasov system

L'augmentation des densités de puissance dans le domaine de la traction ferroviaire conduit aujourd'hui au développement de convertisseurs intégrés. Cette intégration n'est toutefois possible que si l'on sait dimensionner au plus juste l'ensemble des éléments qui constitue ces convertisseurs. Du point de vue de l'isolation électrique, il est donc nécessaire d'avoir une caractérisation la plus large possible de l'ensemble des matériaux isolants utilisés dans le packaging des composants de puissance ainsi qu'une bonne compréhension de leurs mécanismes de défaillances. Ces points s'avèrent d'autant plus critiques que la réduction des dimensions d'une part et l'augmentation des calibres en tension des composants d'autre part se traduisent par des contraintes de plus en plus sévères. Répartir la contrainte électrique de façon homogène est donc d'un intérêt majeur lorsqu'il s'agit de maintenir l'intégrité de ces systèmes. Le travail présenté ici consiste en une étude approfondie des problématiques liées à la gradation et en la présentation de deux solutions de gradation du potentiel, l'une utilisant des matériaux hybrides et l'autre des lignes conductrices à potentiel flottant. Différents outils théoriques et pratiques ont été développés et utilisés. Un code de calcul par éléments finis (CEF) est utilisé afin de prédire la répartition de la contrainte (potentiel et champ électrique) dans une structure de test prédéfinie. L'influence de la réfraction des équipotentielles aux interfaces de différents diélectriques est ensuite étudiée. L'utilisation d'un matériau présentant une variation non - linéaire de sa caractéristique courant tension sur la répartition homogène du champ électrique est discutée et nous montrons qu'un tel comportement n'est pas une condition nécessaire pour obtenir une réduction satisfaisante du champ électrique. Différentes méthodes permettant de caractériser ce type de matériau à travers des mesures directes de la contrainte électrique par sonde à champ nulle et indirecte par des mesures de décharges partielles sont ainsi proposées. Enfin, la gradation du potentiel en utilisant des lignes métalliques inspirées des techniques de répartition par anneaux de garde ou plaque de champ est envisagée. Une optimisation de la structure d'étude par calcul CEF est d'abord réalisée, puis la caractérisation diélectrique à travers des mesures de décharges partielles et de rupture diélectrique confirme le bien fondé de cette approche
In railway applications, the increase of the power density leads to the development of more and more integrated inverters. This integration is only possible if each component has its own well-established design rule. Regarding the insulating materials, a wide characterisation of the different materials ensuring the packaging functions is all the more necessary that it may lead to a better understanding of their failure mechanisms. This last point will become crucial if the actual trend (decrease of the module size and increase of the component voltage level) is extended. Electrical stress grading inside the module appears therefore as a key issue to ensure the integrity of the systems. This work is a contribution to stress grading effect and different solutions are examined in details. Among others, we focus particularly on hybrid materials and floating potential conductive lines. Various tools are used and developed both from a theoretical and from a practical point of view to achieve this characterization. Finite Element Method (FEM) is used to predict the stress distribution in the structure under study. Materials presenting non-linear I(V) characteristics are characterised and their results are discussed in details. Alternative methods are also proposed to characterise them directly through the measurement of the potential distribution (thanks to a Kelvin probe) and indirectly via Partial Discharge measurements. Then, a stress grading method using floating potential conductive lines inspired by guard rings and field limiting plates is proposed. An optimisation of the structure thanks to FEM method and through a dielectric characterisation using partial discharge and dielectric strength measurements is achieved

Les travaux de cette thèse portent sur la stabilisation des systèmes non linéaires à grandes dimensions. Il s’agit de décomposer le système de grandes dimensions en un ensemble de n sous-systèmes interconnectés. Ensuite, en tenant compte de la nature des sous-systèmes, un ensemble de lois de commande décentralisées, composée de n lois de commande locale, peut être synthétisé. Ainsi, chaque loi de commande locale est associée à un sous-système et permet de le stabiliser indépendamment des autres sous-systèmes. Trois classes de systèmes sont ainsi traitées dans le cadre de cette thèse : les systèmes non linéaires interconnectés et les systèmes hybrides interconnectés (linéaires ou non linéaires).Premièrement, on s’est intéressé à l’étude de la stabilisation des systèmes non linéaires interconnectés représentées par des multi-modèles de type Takagi-Sugeno (TS). En effet, un multi-modèle TS permet de représenter un système non linéaire affine par un ensemble de modèles linéaires interconnectés par des fonctions non linéaires. Afin de réduire le conservatisme des approches quadratiques de Lyapunov existantes, de nouvelles conditions écrites sous forme d’inégalités linéaires matricielles (LMI) ont été proposées sur la base d’une fonction non quadratique de Lyapunov candidate. Ces conditions permettent ainsi la synthèse des contrôleurs TS décentralisés proposés. Dans le but d’étendre les résultats obtenus au cas des systèmes non linéaires et hybrides de grandes dimensions, on s’est ensuite intéressé à l’étude de la stabilisation des systèmes linéaires à commutations interconnectés via l’emploi de fonctions multiples de Lyapunov. Enfin, des conditions de stabilisation pour les systèmes non linéaires interconnectés à commutations, composés de sous-systèmes TS à commutations, ont été proposées sous forme LMI
This thesis focuses on the stabilization of nonlinear large scale systems. Hence, a global large scale systemcan be described by a set of n interconnected subsystems. Then, based on the subsystem’s nature, adecentralized control law, composed of a set of n local control law is proposed. Each local control law isable to stabilize the subsystem for which it is synthesized. In this thesis, three classes of dynamical systemsare considered : nonlinear interconnected systems, switched linear interconnected systems and switchednonlinear interconnected systems.First, based on Takagi Sugeno (TS) modeling, the decentralized stabilization of nonlinear interconnectedsystems has been studied. In order to relax quadratic Lyapunov approaches, one has considered nonquadratic Lyapunov functions. Then, based on multiple Lyapunov switched functions, the stabilization oflarge scale linear switched systems is proposed. Hence, a decentralized switched control law designmethodology has been developed to ensure the stability of the proposed class of hybrid systems. Finally,the stabilization of nonlinear switched interconnected systems as been considered such that each nonlinearsubsystem is described by a TS model

Les progrès récents des techniques expérimentales biologiques ont conduit à la production d'une énorme quantité de données sur le comportement dynamique des réseaux de régulation génique (RRG). Nous présentons une approche pour l'identification des modèles affines-par-morceaux (APM) de RRGs à partir de données expérimentales. Ces modèles reposent sur l'hypothèse que la régulation survient au niveau de la synthèse et de la dégradation des produits de l'expression des gènes : les paramètres cinétiques sont supposés être constants jusqu'à ce que la concentration d'une protéine régulatrice franchisse un seuil de transition.

La méthode que nous présentons se concentrent sur le problème de la détection des transitions entre les différents modes dynamiques à partir des données d'expression génique et sur la reconstruction des seuils de transition associés avec les interactions régulatrices. En particulier, notre méthode prend en considération les contraintes géométriques spécifiques aux modèles APM de RRGs. Une telle méthode d'identification est conçue pour des systèmes à erreur sur la sortie où les observations sont des séries temporelles de mesures bruitées de niveaux de concentration à l'intérieur d'une cellule.

Les données sont d'abord classées en modes dans lesquels le comportement dynamique est considéré comme étant complètement décrit par une équation différentielle linéaire. À partir de la classification résultante, une technique de reconnaissance de forme est utilisée pour reconstruire toutes les combinaisons de seuils de transition qui sont cohérentes avec les données mesurées. Pour chaque combinaison de seuils, il est alors possible de fournir un réseau de régulation et les paramètres dynamiques de chaque mode.

Les performances de notre approche ont été analysées en utilisant des données artificielles simulées pour un modèle simplifié de la réponse à un manque de carbone pour le bactérie Escherichia coli. En particulier, nous avons évalué l'influence du niveau du bruit et du pas d'échantillonnage sur les systèmes identifiés. Nos résultats montrent que la méthode, en association avec des séries temporelles de mesures suffisamment précises, lesquelles peuvent être obtenues avec des systèmes à gène rapporteur, permettent une identification quantitative de modèles APM de RRGs.

Non-zonal hybrid RANS-LES models, i.e. those which do not rely on user-prescribed zones for activating RANS or LES, have shown promise in accurately resolving the energy-containing and highly anisotropic large-scale motions in complex separated flows. In particular, the recently proposed dynamic hybrid RANS-LES (DHRL) approach, a method which relies on the continuity of turbulence production through the RANS-to-LES transition zone, has been validated for several different compressible and incompressible single phase flow problems and has been found to be accurate and relatively insensitive to mesh resolution. Time-averaged source terms are used to augment the momentum balance. An added benefit of the DHRL is the ability to directly couple any combination of RANS and LES models into a hybrid model without any change to numerical treatment of the transition region. In this study, an attempt is made to extend the application of this model to multiphase flows using two open literature coaxial two-stream injectors involving non-Newtonian liquids. For the first time, the new model has been successfully implemented in a multiphase framework, combining the SST RANS model with MILES LES approach. Favre averaging is used to ensure consistency between the momentum equations and the density fluctuations. It was found that the momentum source terms must be density weighted in order to ensure stability of the solution. Primary atomization findings with a stable model are encouraging. The spray character with the new model was somewhere between that of a RANS model and the LES result. Droplet sizes, which are indicative of the shear layer energy, for the RANS model were greater than the hybrid results, which were comparable to the LES result and matched the experimental expectation. Additionally, the new approach showed a liquid core breakup length close to that expected from the literature.

Simulation of turbulent boundary layers for flows characterized by unsteady driving conditions is important for solving complicated engineering problems such as combustion, blood flow in stenosed arteries, and flow over immersed structures. These flows are often dominated by complex vortical structures, regions of varying turbulence intensities, and fluctuating pressure fields. Pulsating channel flow is one such case that presents a unique set of challenges for newly developed and existing turbulence models used in computational fluid dynamics (CFD) solvers. In the present study, performance of the dynamic hybrid RANS-LES model (DHRL) with exponential time averaging (ETA) is evaluated against Monotonically Integrated Large Eddy Simulation (MILES) and a previously documented LES study for a fully developed channel flow with a time-periodic driving pressure gradient. Results indicate that MILES over predicts mean streamwise velocity for all forcing frequencies while the DHRL model with ETA provides a method for improved results, especially for the lower frequencies. It is concluded that a hybrid RANS-LES model with ETA is a useful alternative to simulate unsteady non-stationary flows but further work is needed to determine the appropriate filter width for ETA to significantly improve the predictive capabilities of the DHRL model.

Abstract The present article deals with the Zonal Detached Eddy Simulation of the fan module of a modern turbofan engine. The fan module, tested at the AneCom facility, is equipped with rotating fan blades and stationary outlet guide vanes (OGV). The simulation was performed to capture the interaction of the turbulent fan wakes with the OGV walls. The final goal of this simulation is the prediction of the associated broadband noise, not adressed here. In this paper, only the aerodynamic aspects are treated. The simulation relies on a hybrid RANS/LES approach with a zonal strategy: the core airflow is treated in RANS while the bypass airflow is solved with the hybrid approach. Mesh criteria meeting both RANS/LES and acoustic requirements were fulfilled, leading to a mesh of 380 million cells. The simulation was performed during five revolutions and statistical convergence was reached. Inspections of the flow-fields highlight a consistent behaviour of the shielding function (border between RANS and LES solving areas) around the blade walls, at the trailing-edge and in the tip gap flow areas. Comparisons with performance and hot-wire measurements are also presented. Aerodynamic performance and radial evolution of averaged velocities on a plane in-between the fan and the OGV are well retrieved, both in shape and levels. For the turbulent quantities, the shape of the radial profiles are close to the measurements, with much better accuracy in the upper region compared to the RANS solution.

This paper investigates the flow field and heat transfer in the near-field region of film cooling jets through numerical simulations using RANS and hybrid URANS/LES models. Detailed simulations of flow and thermal fields of a single row of film cooling cylindrical holes with 30° inline injection on a flat plate are obtained for low (M = 0.5) and high (M = 1.5) blowing ratios under high free stream turbulence (10%). The realizable k-ε model is used within the RANS framework and a realizable k-ε-based detached eddy simulation (DES) is used as a hybrid URANS/LES model. Both models are used together with the two-layer zonal model for near-wall simulations. Steady and time-averaged unsteady film cooling effectiveness obtained using these models in ANSYS-FLUENT are compared with available experimental data. It is shown that hybrid URANS/LES models (DES in the present paper) predict more mixing both in the wall-normal and spanwise directions compared to RANS models, while unsteady asymmetric vortical structures of the flow can also be captured. The turbulent heat flux components predicted by the DES model are higher than those obtained by the RANS simulations, resulting in enhanced turbulent heat transfer between the jet and mainstream, and consequently better predictions of the effectiveness. Furthermore, the unsteady physics of jet and crossflow interactions and the jet lift-off under high free stream turbulence is studied using the present DES results.

Accurate prediction of hydrodynamic forces on tandem bluff bodies at high Reynolds numbers is of interest in many fields of offshore engineering. The most commonly used turbulence modeling strategy for studying these flows is unsteady Reynolds-averaged Navier-Stokes methods (URANS) due to its speed. However, the accuracy of URANS results are problem dependent and usually poor for bluff bodies flow separation predictions. To overcome this deficiency, two different modeling methods have been considered: (i) large eddy simulation (LES) and (ii) non-linear URANS. LES are accurate and computationally feasible for low to moderate Reynolds number flows. However, the cost of LES makes it infeasible at high Reynolds numbers. On the other hand, non-linear URANS methods are fast like URANS, and its accuracy is comparable to LES for certain flows. It is usually not known in advance if the simulations using non-linear methods are accurate. Hybrid models have been proposed in the literature as an alternative to existing methods. They employ a URANS model in the near-body region and LES in the near and far wake regions. Simulations performed using hybrid models are computationally cheaper than LES and more accurate than URANS. Most hybrid models developed in the literature employ linear URANS models. The use of non-linear URANS models in the hybrid context has not received significant attention. In this study, we propose the use of a hybrid model based on a non-linear URANS model. Flow past tandem cylinders, with different spacing ratio, at sub-critical Reynolds number regime, is chosen as the test case. Simulations are also performed using URANS and linear hybrid models for comparison. It is shown that the non-linear hybrid models provides the best agreement to measurement data in the literature. Non-linear URANS models will be shown to provide acceptable prediction of hydrodynamic forces. The models are finally used to predict the current load on a generic multi-column floater.

Abstract Aerodynamics phenomena in compressors are highly unsteady and turbulent. Selecting a proper turbulence-modeling method is significant to reveal the complex flow mechanism in turbomachines. In the current paper, the shear stress transport (SST) model as an unsteady Reynolds-averaged Navier-Stokes (RANS) method, the scale-adaptive simulation (SAS) model, and the zonal wall-modeled large eddy simulation (zonal-LES) as two hybrid scale-resolving simulation approaches have been compared. These turbulence-modeling methods were employed to simulate a single rotor of a low-speed research compressor featuring a tip clearance of 1.3% of chord length. Comparisons were made between the simulation results and the experimental data at three operating points, and the flow fields at the design point have been specifically discussed in detail. The results show that the advantage of the zonal-LES model becomes obvious as the compressor throttles. The zonal-LES model brings a significant improvement over both the SST model and the SAS model in capturing the experimental data, especially the velocity distribution in the low-span region, as well as the loss near the endwalls. The SAS model as a scale-resolving method presents no benefits in predicting the relevant flow compared with the SST model, as the activation of the SAS source term is limited for this test case. For the loss prediction, the variation in the upper half-span region is mainly due to the different results in modeling turbulent characteristics of the tip leakage flow, whereas the mechanism behind the higher loss at the lower half-span predicted by the zonal-LES model is a consequence of the complex topology of the corner separation and the intensive mixing.

Abstract Temporally varying turbulent flows are of considerable interest in complex engineering problems such as combustion, hydrodynamics, and hemodynamics. These types of flows are often associated with complex flow physics such as varying mean pressure gradients, interactions of different scales of motion, and complex boundary layer separations. Hybrid Reynolds-averaged Navier-Stokes (RANS)/Large-Eddy Simulation (LES) methods have recently shown promise for accurate and computationally efficient simulation of these flows. One such method is the dyanamic hybrid RANS-LES (DHRL) model which has been demonstrated for numerous statistically stationary turbulent flows. More recently, it has been shown that Exponential Time-Averaging (ETA) and Dynamic Time Filtering (DTF) methods for obtaining resolved flow statistics have significantly improved the predictive capabilities of the Dynamic Hybrid RANS-LES (DHRL) model performance for a non-stationary turbulent flows with periodically time-varying statistics. However, for non-periodic temporally evolving flows with monotonically varying statistics, a more suitable alternative is desired. In this study, the performance of the Dynamic Hybrid RANS-LES (DHRL) model with a double exponential dynamic time filtering (DDTF) methodology is evaluated against a Reynolds-Averaged Navier-Stokes (RANS) model, a conventional Hybrid RANS-LES (HRL) model, implicit LES, and the DHRL model with DTF for a pulsating channel and a temporally-varying turbulent mixing layer. Model performance is evaluated based on comparisons to existing experimental and Direct Numerical Simulation (DNS) results. A comprehensive analysis of the results highlights key similarities and differences between the models and indicates that the use of a double exponential DTF technique improves the accuracy of the baseline DHRL model. It is concluded that the DDTF is a useful alternative to simulate unsteady non-periodic temporally evolving turbulent flows.

The intention of this work is to combine Large-Eddy-Simulation (LES) for the prediction of flow and mixture fraction fields with a Reynolds-Averaged-Navier-Stokes (RANS) transported probability density function (TPDF) method for the prediction of turbulent non-premixed flames. The motivation for this work is based upon the property of LES to provide a better description of complex flow fields than most current RANS methods can offer, while TPDF-methods excel in predicting the reacting species fields. However, using the straight forward extension of PDF methods for LES, the filtered density function (FDF) approach requires a large number of PDF particles in each LES cell and is thus computationally expensive. Therefore, a method is proposed to use the time-averaged LES flow field, mixture fraction field and mixture fraction PDF as a turbulence model for a RANS TPDF method operating on a much coarser grid. A projection of the mixture fraction conditioned PDF to evaluate the instantaneous LES density field is proposed as coupling device. The reconstruction of mixture fraction PDF from a LES simulation and the coupling to the TPDF method in postprocessing mode is validated using the TNF Sandia D flame, showing good agreement with experiment.

Regions of three-dimensional separations are an inherent flow feature of the corner formed by the suction surface and endwall of axial compressors. RANS turbulence models, common in industrial CFD codes, often struggle in these regions. This paper investigates the use of two hybrid RANS/LES methods as alternatives to pure RANS methods. SA and SST based Zonal DES (ZDES) are applied to a linear blade cascade case, studied experimentally by Gbadebo [1]. The time-averaged results are compared to steady SA, SST and RSM RANS results. SA model corrections for streamline curvature, anisotropy and non-equilibrium effects are also examined. For the ZDES computations the solver is modified to reduce dissipation at low Mach numbers. Significant uncertainty is observed in the RANS results, with the origin of the suction surface corner separation occurring too far upstream, and the extent of the corner separation significantly over-predicted. The laminar separation bubble and the turbulent reattachment are also missed. Consequently the surface pressure distribution, exit flow angle and total pressure loss predictions are poor. Conversely, the ZDES results were encouraging; with much better predictions of the pressure distribution, exit flow angle and trailing edge boundary layer displacement thickness. Some RANS corrections proved effective, such as the SA model with Rotation/Curvature correction (SA-RC), however all had deficiencies in some areas. Although the ZDES results are encouraging it is noted that these computations were two orders of magnitude more computaionally expensive due to the high mesh densities and small time-steps required. For the ZDES results quality indexes are examined in order to determine whether the computational mesh used is sufficient in different flow regions. Mesh generation strategies based on using a pre-cursor RANS solution to obtain a modelled energy spectrum and various turbulent length scales to guide mesh refinement are considered. These can provide a quick estimate of the potential computational cost of LES or hybrid RANS/LES computations from a RANS solution.

Abstract Unsteady turbulent wall bounded flows can produce complex flow physics including temporally varying mean pressure gradients, intermittent regions of high turbulence intensity, and interaction of different scales of motion. As a representative example, pulsating channel flow presents significant challenges for newly developed and existing turbulence models in computational fluid dynamics (CFD) simulations. The present study investigates the performance of the Dynamic Hybrid RANS-LES (DHRL) model with a newly proposed dynamic time filtering (DTF) technique, compared against an industry standard Reynolds-Averaged Navier-Stokes (RANS) model, Monotonically Integrated Large Eddy Simulation (MILES), and two conventional Hybrid RANS-LES (HRL) models. Model performance is evaluated based on comparison to previously documented Large Eddy Simulation (LES) results. Simulations are performed for a fully developed flow in a channel with time-periodic driving pressure gradient. Results highlight the relative merits of each model type and indicate that the use of a dynamic time filtering technique improves the accuracy of the DHRL model when compared to a static time filtering technique. A comprehensive evaluation of the results suggests that the DHRL-DTF method provides the most consistently accurate reproduction of the time-dependent mean flow characteristics for all models investigated.