Etude de l'interaction cinétique chimique/turbulence dans une flamme cryotechnique LOx/CHA4

par Xavier Petit

Thèse de doctorat en Energétique

Sous la direction de Pascale Domingo et de Guillaume Ribert.

Le président du jury était Nasser Darabiha.

Le jury était composé de Frédéric Grisch, Gérard Ordonneau.

Les rapporteurs étaient Patrick Bontoux, Bénédicte Cuenot.


  • Résumé

    Le travail de cette thèse porte sur la modélisation de la combustion du méthane et de l’oxygène dans des conditions de pression et température typiques de celles rencontrées au sein des moteur-fusées. Pour cette application, des modèles de transports, de thermodynamiques et des équations d’état de type gaz réel ont été implémentés au sein du code de calcul compressible utilisé. Le formalisme des conditions aux limites a été étendu aux gaz réels. La validation de l’ensemble de cette modélisation a été effectuée. Pour la modélisation de la combustion, une méthode de chimie tabulée a été considérée. La méthode de calcul de la température TTC a été choisie et étendue au formalisme des gaz réels. Deux formes pour la tabulation de l’équation d’état gaz réel ont été proposées. Le formalisme du couplage entre la thermodynamique tabulée et les conditions aux limites caractéristiques est établi puis validé. L’étude de l’interaction chimie-turbulence au sein de la combustion LOx/CH4 à haute pression a ensuite été menée au travers de simulations basées sur des essais expérimentaux effectués sur le banc MASCOTTE de l’ONERA.

  • Titre traduit

    Study of chemical kinetic/turbulence interaction in a LOx/CHA4 cryotechnic flame


  • Résumé

    This work focuses on the methane and oxygene combustion modelisation under conditions typically uncountered in rocket engines. Modelisation under such conditions requires high pressure models for equation of state and transport and thermodynamic properties evaluation. Those models are implemented in the compressible CFD code used during this thesis and validated. Characteristic boundary conditions are also extended to high pressure formulation. The PCM-FPI method coupled with the TTC method for the temperature computation are chosen to model the combustion. Coupling between this evolved model and characteristic boundary conditions formulation is extended to the high pressure framework. Then the study of interaction between chemical kinetic and turbulence in a oxygen/methane high pressure flame is realised through simulations based on ONERA MASCOTTE test bench cases.


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