Études des modèles de cavitation pour la simulation des écoulements cavitants stationnaires et instationnaires

La cavitation est l'un des phénomènes physiques les plus contraignants influençant les performances des machines hydrauliques. Il est donc indispensable de savoir prédire son apparition et son développement, et de quantifier les pertes de performances qui lui sont associées. L'objectif de cette étude est d'évaluer l'applicabilité des modèles de cavitation basés sur le transfert de masse et de déterminer les paramètres numériques appropriés pour la simulation CFD des écoulements cavitants turbulents. Les simulations CFD ont été réalisées pour les écoulements autour d'un profil hydraulique NACA66, pour les nombres de cavitation de 1.49 et de 1.00, qui correspondent aux deux régimes différents : la cavitation à poches attachées stationnaires (steady sheet cavitation) et la cavitation à poches attachées/nuageuses instationnaires (unsteady sheet/cloud cavitation) en utilisant les modèles de cavitation Kubota et Merkle. Les modèles Merkle et Kubota ont été implémentés dans le solveur ANSYS-CFX par un code de programmation en langage Fortran. Le modèle de cavitation Merkle a donné quelques améliorations pour les résultats de simulation CFD des écoulements cavitants turbulents pour ces cas d'études. La modélisation de la turbulence a également apporté une contribution importante à la qualité des simulations pour la prédiction des écoulements cavitants turbulents de ces cas. La relation entre la modification de la viscosité turbulente, afin de tenir compte de la compressibilité locale aux interfaces des phases liquide et vapeur, et les résultats numériques a été clarifiée. Les limites des techniques actuelles de simulation des écoulements cavitants turbulents sont abordées tout au long du document. Ce travail nous a permis de développer un outil numérique amélioré, validé sur des configurations d'écoulements cavitants complexes, afin d'améliorer la compréhension des mécanismes physiques qui contrôlent les effets instationnaires intervenants dans les mécanismes d'instabilité pour les cas de cavitation à poches attachées/nuageuses instationnaires.