Simulation d'écoulements turbulents sur profils d'ailes au moyen de la méthode de Boltzmann sur réseau

La méthode de Boltzmann sur réseau n'a cessé de gagner en popularité au cours des vingt-cinq dernières années en tant qu'alternative aux méthodes existantes de dynamique numérique des fluides. De nombreux travaux de recherches sont publiés à chaque année et assurent un développement continu de la méthode. L'éventail de types d'écoulements de fluides qu'elle permet de simuler s'est aussi étendu et n'est pas restreint aux écoulements laminaires à une seule phase. C'est dans cette optique que les travaux de cette thèse s'inscrivent, car la méthode est appliquée au cas spécifique des écoulements turbulents sur profils d'ailes. Les travaux présentés contribuent donc à étendre et valider la méthode pour une application d'intérêt en ingénierie. L'objectif principal de cette thèse est de développer un programme de simulation d'écoulements turbulents au moyen de la méthode de Boltzmann sur réseau, offrant la particularité d'utiliser un réseau pouvant assurer un raffinement local. Afin de remplir cet objectif, cette recherche est divisée en trois parties. La première consiste à développer et valider une nouvelle méthode de conditions aux frontières courbes plus versatile que celles disponibles dans la littérature. Dans la deuxième partie, un programme de simulations d'écoulements turbulents est développé afin de combler certaines lacunes identifiées dans la littérature. Ce programme combine une configuration de réseau de type multi-domaines, l'opérateur de collision en cascade et la résolution de l'équation différentielle du modèle de turbulence Spalart-Allmaras. Cette approche combinée n'a pas été proposée antérieurement dans la littérature. Le nouveau modèle de conditions aux frontières est aussi inclus dans le programme. La troisième partie de la recherche consiste à développer un programme basé sur un réseau de type non-structuré, présentant l'avantage d'offrir la possibilité d'utiliser un raffinement directionnel. Le programme inclut aussi le modèle de turbulence Spalart-Allmaras, et fournit ainsi une approche globale n'ayant encore une fois pas de précédent dans la littérature touchant la méthode de Boltzmann sur réseau. Trois articles scientifiques, fournis en annexe, ont été rédigés à partir des travaux exécutés pour chaque partie de la recherche. Les résultats qui y sont présentés indiquent que la méthode de conditions aux frontières est versatile et applicable particulièrement aux écoulements à hauts nombres de Reynolds. Ces résultats montrent aussi que les programmes de simulation d'écoulements turbulents produisent des caractéristiques aérodynamiques concordant avec des valeurs de référence et que le raffinement de réseau en constitue un facteur essentiel.