Modélisation numérique des écoulements turbulents de Rayleigh Bénard en présence d'une paroi rugueuse

Thèse de Mébarek BELKADI, sous la direction d'Anne SERGENT et Bérengère PODVIN. Soutenance le 11 juillet à 10:00

Jury

Chillà Francesca, Professeure, ENS Lyon, Rapporteure
Davaille Anne, Directrice de Recherche CNRS, FAST, Examinatrice
Oualli Hamid, Professeur, EMP Alger, membre invité
Podvin Bérengère, Chargée de Recherche, CNRS, LIMSI, Co-Directrice de thèse
Rossi Maurice, Directeur de Recherche CNRS, Institut d'Alembert, Examinateur
Sergent Anne, Maître de conférences Sorbonne Université, LIMSI, Directrice de thèse
Vincent Stéphane, Professeur, Université Paris-Est Marne-la-Vallée, Rapporteur

Turbulent convective flows over rough boundaries are ubiquitous in geophysical and engineering applications. Understanding the mechanisms of these interactions is substantial for improving the heat transfer efficiency. In this work, we study the effects of wall roughness on the Rayleigh Bénard turbulence. Three dimensional direct numerical simulations (DNS) are performed using a parallel CFD code under the support of national high performance computers. The roughness elements are embedded over hotted surface using an immersed boundary method. The numerical configuration allows the identification of three successive regimes from a thermally resistant to highly enhanced heat transfer. Through a geometrical decomposition of the rough plate into plot and surrounding fluid, we examine their different behaviors, mainly the contribution to the heat transfer. We analyze the effects of roughness on thermal and viscous boundary layers structures and on the flow physics near the wall. Besides that, the comparison with experimental data at the roughness scale highlight the non homogeneity of thermal fluctuations around the obstacles. We also focused on the effects of roughness on the flow dynamics and on the properties of thermal plumes.

 

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