Macroscale turbulence modeling for flows in media laden with solid structures

The spatially averaged balance equation of the turbulent kinetic energy is derived for flows in media laden with solid structures. Two additional contributions are highlighted: sub-filter production and dispersion. The sub-filter production is tightly linked to the drag force and to the wake dissipation. Within the framework of the plane channel flow, we then analyse magnitudes of the various contributions to the spatially averaged equation of the turbulent kinetic energy. We postulate a balance equation for the spatially averaged turbulent dissipation rate. Finally, we propose a model for the characteristic time scale of the sub-filter production. To cite this article: F. Pinson et al., C. R. Mecanique 335 (2007).

RésuméL'équation de bilan de l'énergie cinétique turbulente spatialement moyennée est établie pour un écoulement dans un mileu encombré de structures solides. Deux termes supplémentaires sont mis en évidence dans cette équation : la production de sous-filtre et la dispersion. La production de sous-filtre est étroitement liée à la force de trainée et à la dissipation de sillage. Nous étudions ensuite les différentes contributions au bilan d'énergie cinétique turbulente spatialement moyennée, pour un écoulement dans un canal plan. Le temps caractéristique associé à la production de sous-filtre est étudié en postulant une équation bilan du taux de dissipation moyenné spatialement. Pour citer cet article : F. Pinson et al., C. R. Mecanique 335 (2007).