Modélisation de l'ablation des composites C/C dans les tuyères

Modeling of C/C composites ablation in nozzle throat

• Auteur / Autrice : Yvan Aspa
• Direction : Michel Quintard
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Énergétique et transferts
• Date : Soutenance en 2006
• Etablissement(s) : Toulouse, INPT

Mots clés

Mots clés contrôlés

Homogénéisation (équations différentielles)

Ablation (aérothermodynamique)

Mots clés libres

Surface effective

Méthode VOF (Volum of Fluids)

Résumé

Les cols composites des tuyères de propulseurs sont soumis à des conditions extrêmes qui entraînent une récession de la paroi ou ablation. Le but de l'étude est de calculer la réactivité effective du composite C/C et ainsi de mieux évaluer les épaisseurs consommées. Les cas des surfaces récessives et non-récessives ont été envisagés. Dans le second cas, le problème est résolu par prise de moyenne : la réactivité effective est alors inférieure à la moyenne arithmétique des réactivités. Dans le cas récessif, l'évolution de la rugosité est calculée par un outil original basé sur une méthode VOF. La réactivité effective est alors supérieure au cas non-récessif et égale au maximum des réactivités en régime contrôlé par la réaction. L'application aux matériaux C/C a permis d'identifier les réactivités élémentaires des composites par analyse inverse et de comparer le comportement de matériaux fortement non uniformes.

Composite rocket throat parts suffer extreme conditions leading to a wall recession namedablation. The aim of the study is to compute the effective reactivity of the C/C composite in order to have a better evaluation of consumed thickness. The cases of recessive and non-recessive surfaces had been considered. In the second case, the problem is solved by volume averaging : the effective reactivity is then inferior to the arithmetic average of the reactivities. In the recessive case, the evolution of the surface is computed using an original VOF based code. The effective reactivity is then superior to the non-recessive case and equal to the maximum of the reactivities in a reaction-limited regime. The application to C/C allowed to identify of elementary reactivities by inverse analysis and to compare the ablative behavior of highly non-uniform materials.