Les faits & le projet
Les écoulements turbulents mettant en jeu plusieurs fluides (liquide ou gaz) sont d’un grand intérêt pour différents domaines d’application comme le refroidissement d’une centrale nucléaire, l’optimisation de la consommation de carburant dans un moteur, la fabrication de matériaux nouveaux pour les véhicules aéronautiques et spatiaux ou la purification des aciers.
Dans toutes ces configurations, la dynamique de l’écoulement et les transferts de masse et de chaleur reposent intimement sur le couplage entre une interface déformable, qui se scinde en gouttes ou en bulles, et les vitesses et les pressions dans chacun des fluides.
La simulation numérique directe (DNS) permet de reproduire les évolutions des interfaces, de caractériser la variation des échelles spatio-temporelles des structures interfaciales et de prédire les tailles des gouttes ou des bulles générées et les aires interfaciales mises en jeux, qui sont le paramètre premier de la combustion dans un moteur, par exemple.
L’équipe du professeur Stéphane Vincent, du laboratoire Modélisation et simulation multi-échelle (MSME), en collaboration avec plusieurs laboratoires dans le cadre du projet ANR Modemi, a réalisé des simulations de ces écoulements.
Les résultats
Pour la première fois à l’échelon international, différents codes de calcul ont été comparés afin d’analyser le couplage de la turbulence avec une interface fortement déformable, dans des configurations où les expériences n’existent pas.
Ce type de simulation permet d’améliorer la connaissance et le contrôle des problèmes turbulents avec interface. Ces calculs ont été menés sur des maillages contenant de 100 millions à 8 milliards de points sur 1000 à 10000 cœurs, avec tous les calculateurs de GENCI : Curie (1,2 million d’heures) au TGCC, Ada (400000 heures) et Turing (12 millions d’heures) à l’Idris, ainsi que Jade (640 000 heures) au Cines.