Etude de l'écoulement autour de modèles de bâtiments

Abstract

Ce travail concerne l'étude de la formation et du développement des tourbillons créés autour de modèles de bâtiments 2D et 3D possédant différentes formes de toits. L'analyse des phénomènes physiques et dynamiques est entreprise à partir de résultats numériques (méthode tourbillonnaire) et expérimentaux (visualisations, mesures de vitesse et de pression). L'intégralité des résultats montre la très forte influence de la forme du toit sur la structure de l'écoulement : En amont des géométries 3D, l'écoulement est caractérisé par un tourbillon en fer à cheval due à la concentration de vorticité de la couche limite amont en raison du blocage de l'écoulement incident par la présence de la géométrie. Sur les côtés et au-dessus des maquettes à toit plat, on observe des tubes de vorticité qui provoquent le recollement de l'écoulement. En aval, un tourbillon en arche engendre la fermeture du sillage. L'étude des pressions sur la surface des géométries dans le plan médian montre que les coefficients de pression sont directement influencés par le tourbillon en fer à cheval sur la face amont, la forme du toit au-dessus des géométries et la taille de la zone de re-circulation en aval.The objective of this work is to study the formation and development of vortices created around 2D and 3D building models having different roof shapes. A physical and dynamical analysis of these structures was performed from numerical (vortex methods) and experimental (Visualisations, Velocity and pressure measurements) results. The results underlined the importance of the roof shape on the flow structure : Upstream of the three dimensional geometries, the flow is characterized by a horseshoe vortex attributed to the concentration of vorticity of the upstream boundary layer caused by the blockage of the flow by the geometry itself. Vortex tubes are created on the side on top of the 3D geometries with flat roof thus making the flow reattachment. Downstream, a vortex is created at the bottom corner of the geometry. Furthermore, an arch vortex generates the closure of the wake downstream. The study of the surface pressures in the center plan of the geometries showed the pressure coefficients are directly influenced by the horseshoe vortex on the upstream face, by the shape of the roof on top of the geometries and by the size of the re-circulation zone downstream.POITIERS-BU Sciences (861942102) / SudocSudocFranceF