Dynamique des fluides numériqueEdit
Il s’agit de modèles de turbulence dans lesquels les contraintes de Reynolds, telles qu’obtenues à partir d’une moyenne de Reynolds des équations de Navier-Stokes, sont modélisées par une relation constitutive linéaire avec le champ de déformation de l’écoulement moyen, comme :
– ρ ⟨ u i u j ⟩ = 2 μ t S i , j – 2 3 ρ κ δ i , j {\displaystyle -\rho \langle u_{i}u_{j}\rangle =2\mu _{t}S_{i,j}-{2 \over 3}\rho \kappa \delta _{i,j}}
où
- μ t {\displaystyle \mu _{t}}
est le coefficient appelé » viscosité » de la turbulence (également appelé » eddy « . viscosité)
- κ = 1 2 ( ⟨ u 1 u 1 ⟩ + ⟨ u 2 u 2 ⟩ + ⟨ u 3 u 3 ⟩ ) {\displaystyle \kappa ={\tfrac {1}{2}}(\langle u_{1}u_{1}\rangle +\langle u_{2}u_{2}\rangle +\langle u_{3}u_{3}\rangle )}
est l’énergie cinétique turbulente moyenne
- S i , j {\displaystyle S_{i,j}}
est la vitesse de déformation moyenne
Notez que l’inclusion de 2 3 ρ κ δ i , j {\displaystyle {\tfrac {2}{3}}\rho \kappa \delta _{i,j}}
dans la relation constitutive linéaire est nécessaire à des fins d’algèbre tensorielle lors de la résolution des modèles de turbulence à deux équations (ou tout autre modèle de turbulence qui résout une équation de transport pour κ {\displaystyle \kappa }.
.
HémodynamiqueEdit
L’hémodynamique est l’étude de l’écoulement du sang dans le système circulatoire. Les flux sanguins dans les sections droites de l’arbre artériel sont typiquement laminaires (contrainte de paroi élevée et dirigée), mais les branches et les courbures du système provoquent des flux turbulents. L’écoulement turbulent dans l’arbre artériel peut provoquer un certain nombre d’effets préoccupants, notamment des lésions athérosclérotiques, une hyperplasie néointimale post-chirurgicale, une resténose in-stent, un échec de pontage veineux, une vasculopathie de transplantation et une calcification de la valve aortique.
Processus industrielsEdit
Les propriétés de portance et de traînée des balles de golf sont personnalisées par la manipulation de fossettes le long de la surface de la balle, permettant à la balle de golf de se déplacer plus loin et plus vite dans l’air. Les données des phénomènes d’écoulement turbulent ont été utilisées pour modéliser différentes transitions dans les régimes d’écoulement des fluides, qui sont utilisés pour mélanger minutieusement les fluides et augmenter les taux de réaction au sein des processus industriels.
Courants fluides et contrôle de la pollutionModifier
Les courants océaniques et atmosphériques transfèrent des particules, des débris et des organismes sur tout le globe. Si le transport d’organismes, comme le phytoplancton, est essentiel à la préservation des écosystèmes, les hydrocarbures et autres polluants sont également mélangés au flux des courants et peuvent transporter la pollution loin de son origine. Les formations tourbillonnaires font circuler les déchets et autres polluants dans des zones concentrées que les chercheurs suivent pour améliorer le nettoyage et la prévention de la pollution. La distribution et le mouvement des plastiques causés par les formations tourbillonnaires dans les masses d’eau naturelles peuvent être prédits à l’aide de modèles de transport lagrangiens. Les tourbillons océaniques à méso-échelle jouent des rôles cruciaux dans le transfert de la chaleur vers le pôle, ainsi que dans le maintien des gradients de chaleur à différentes profondeurs.
Flux environnementauxEdit
La modélisation du développement des tourbillons, en relation avec la turbulence et les phénomènes de transport du sort, est essentielle pour saisir la compréhension des systèmes environnementaux. En comprenant le transport des particules et des solides dissous dans les flux environnementaux, les scientifiques et les ingénieurs seront en mesure de formuler efficacement des stratégies de remédiation pour les événements de pollution. Les formations tourbillonnaires jouent un rôle essentiel dans le devenir et le transport des solutés et des particules dans les flux environnementaux tels que les rivières, les lacs, les océans et l’atmosphère. Les remontées d’eau dans les estuaires côtiers stratifiés justifient la formation de tourbillons dynamiques qui distribuent les nutriments depuis le dessous de la couche limite pour former des panaches. Les eaux peu profondes, comme celles du littoral, jouent un rôle complexe dans le transport des nutriments et des polluants en raison de la proximité de la limite supérieure poussée par le vent et de la limite inférieure près du fond du plan d’eau.