Ecoulements de fluide visqueux de desequilibre chimique et vibrationnel : modelisation, applications internes et externes

Chemical and vibrationnel non equilibrium viscous flows: modelization, application to internal and external flows

• Auteur / Autrice : Cyril Flament
• Direction : Roger Prud'homme
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance en 1990
• Etablissement(s) : Paris 6

Résumé

Cette etude a pour but l'elaboration d'un code numerique permettant de resoudre les ecoulements visqueux en desequilibre chimique et vibrationnel. Ce travail comporte en particulier l'analyse et la mise en uvre de modeles de physique (equations de transport, fonctions thermodynamiques, cinetique chimique, relaxation vibrationnelle et couplage dissociation-vibration), une analyse numerique des equations avec termes sources (implication, schema tvd), et des applications a diverses configurations de tuyeres et de corps de rentree. Dans une premiere partie sont presentees les equations generales gouvernant l'ecoulement d'un melange gazeux en desequilibre chimique et vibrationnel. Dans une seconde partie, est exposee une methode instationnaire implicite pour la resolution des equations d'euler d'un ecoulement quasi monodimensionnel en desequilibre chimique et vibrationnel. Des resultats sont presentes pour les tuyeres probatoires r6 et f4 avec les conditions generatrices respectives de 50 bars, 4800 k et 2000 bars, 8500 k. L'accord de ces resultats avec ceux obtenus par sagnier et marraffa est excellent. Dans une troisieme partie, est presentee une methode de volumes finis implicite et instationnaire pour la resolution des equations de navier-stokes d'un ecoulement axisymetrique en desequilibre chimique et vibrationnel. L'approche fortement couplee tient compte de nouveaux modeles pour le coefficient de diffusion et pour le couplage vibration-dissociation. Des resultats d'application autour d'un sphere-cylindre a un nombre de mach m=15,3 et autour d'un hyperboloide a un nombre de mach m=15,4 sont ensuite detailles. Ces resultats sont en excellent accord avec ceux obtenus par d'autres calculs. La methode capture le choc detache issu du nez et les effets de chaque phenomene physique (desequilibre, conductivite thermique, diffusion, couplage vibration-dissociation) et numerique (maillage, moyennes) ont ete examines