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L’objectif de cette these est d’analyser et d’acquerir de nouvelles connaissances sur le comportement de la dynamique de petites echelles des ecoulements turbulents et de proposer un nouveau modele sous-maille non lineaire pour la simulation des grandes echelles de la turbulence. De cette facon, la presente these est subdivisee en trois parties principales. Le premier sujet concerne l’analyse des incertitudes statistiques associees aux donnees de simulation numerique directe pour des ecoulements turbulents en canal plan, fournissant une nouvelle quantification physique de ces erreurs. Dans cette analyse, l’erreur de vitesse moyenne est estimee en prenant en compte le tenseur de contrainte de Reynolds et en utilisant l’equation de forces moyennes. Cette analyse est effectuee afin de verifier la qualite des donnees statistiques provenant de la simulation numerique directe appliquee dans le present travail. Deuxiemement, pour comprendre la physique contenue dans l’ensemble du spectre de nombre d’ondes des ecoulements turbulents, une analyse du bilan d’energie cinetique turbulente dans un ecoulement de canal plan turbulent completement developpe est realisee. L’analyse est centree sur l’influence du nombre de Reynolds sur la cascade spectrale d’energie et la cascade d’energie correspondante dans l’espace physique en presence d’inhomogeneite et d’anisotropie. Finalement, nous presentons un nouveau modele sous-maille non lineaire, concu pour la simulation des grandes echelles de la turbulence, base sur un ensemble de tenseurs objectifs. Dans le modele de fermeture propose, le tenseur de contrainte a l’echelle sous-maille est fonction du tenseur de la vitesse de deformation et du tenseur de non-persistance de contraintes, ou les deux sont des entites cinematiques locales et objectives. Le tenseur non-persistance de contraintes represente la capacite locale du fluide a ne pas etre constamment etire. Pour verifier la coherence du modele propose, de tests a priori et a posteriori sont effectues en simulant differents ecoulements turbulents delimites par de parois. Des comparaisons avec le tenseur de contrainte exact a l’echelle de sous-maille et de donnees experimentales ont revele que l’inclusion de termes non lineaires dans le modele sous-maille peut conduire a de meilleurs resultats, montrant le potentiel important de la base tensorielle proposee.

Análise spectral da cascata de energia turbulenta e desenvolvimento de um novo modelo submalha não linear para simulação das grandes escalas.