Fig. 1 : Champs instantanés de flux conductif à la paroi chaude (1000 °C) pour un nombre de Reynolds de 70000. En haut, les résultats d’une simulation numérique directe sont exposés ; en bas, ceux d’une simulation des grandes échelles de la turbulence.
Ces écoulements sont très complexes car fortement turbulents et asymétriquement chauffés. Caractérisés par des très hautes températures atteignant 1000 °C, ils sont le siège de transferts de chaleur intenses et de couplages forts entre la thermique et la dynamique. L’approche multi-échelle développée a amélioré les connaissances en comblant des manques de la littérature à chaque niveau et fourni des modèles qui faciliteront l’essor industriel des nouvelles centrales à tour. Les niveaux d’études correspondant à des descriptions détaillées renseignent les niveaux de description plus macroscopique.
À l’échelle microscopique, des Simulations Numériques Directes (SND) sont effectuées pour appro-fondir la compréhension des interactions entre turbulence et température [1] (coût unitaire : 4 millions d’heures de calcul).
Au niveau intermédiaire, des Simulations des Grandes Échelles (SGE) sont menées sur des maillages moins fins ce qui réduit drastiquement les coûts de calcul (12000 heures de calcul).
Nous cherchons à développer des modèles de sous-maille permettant de reproduire les effets des petites échelles de la turbulence sur les échelles résolues. Les tests sont réalisés en comparant les résultats de chaque SGE avec ceux de SND [2] (voir figure). Grâce à ces évaluations, nous avons identifié un modèle robuste et précis. Ce dernier a été utilisé pour effectuer 70 SGE afin de développer une corrélation permet- tant d’estimer les transferts thermiques dans des canaux asymétriquement chauffés [3]. Ceci constitue une étude au niveau macroscopique puisque la corrélation pourra être utilisée pour mener des travaux à l’échelle du récepteur solaire [4].