Etude numérique de l'allumage et du développement de la combustion dans un jet de monergol pulvérisé

A numerical study of the ignition and the combustion of monopropellant spray

• Auteur / Autrice : Bernard Pons
• Direction : Bruno Deshaies, Pascal Bruel
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Énergétique
• Date : Soutenance en 1996
• Etablissement(s) : Poitiers

Mots clés

Mots clés contrôlés

Équations différentielles paraboliques -- Solutions numériques

Newton, Méthode de

Flamme

Gouttes

Écoulement diphasique

Résumé

Ce memoire presente une etude numerique de l'allumage d'un jet froid, laminaire, de monergol pulverise, se developpant dans une ambiance chaude et inerte, en l'absence de confinement. L'ecoulement est decrit d'un point de vue eulerien par un modele a deux fluides, bidimensionnel et dans l'hypothese parabolique. Nos etudes sont appliquees a des monergols composes d'hydroxylamonium nitrate (han), de triethanolamonium nitrate (tean) et d'eau. Les regimes de combustion des monergols etant fondamentalement differents (flamme de premelange - reactions heterogenes) de ceux propres aux gouttes d'hydrocarbures, nous avons tout d'abord effectue une etude theorique des regimes de combustion d'une goutte isolee, de maniere a construire un terme de production chimique analytique a l'echelle du brouillard. Nous avons mis en evidence, lorsque la goutte est entouree d'une flamme de premelange, l'existence d'un rayon critique d'extinction. Apres avoir presente les equations de bilan caracteristiques de l'ecoulement diphasique etudie, nous decrivons la methode numerique et le traitement specifique des equations relatives a la phase liquide pour lesquelles nous avons introduit un terme de diffusion artificiel. Deux cas sont examines: i) la vaporisation pure, ii) la combustion. Dans cette derniere situation le terme de production chimique deduit lde resultats experimentaux donnes dans la litterature et celui deduit de l'etude analytique effectuee dans la premiere partie de ce travail sont etudies. Nous avons entrepris une etude systematique de l'influence des parametres, (nombre de gouttes par unite de volume, taille des gouttes, taille de l'injecteur, vitesse d'injection, temperature du jet et de l'ambiance) sur le developpement du jet. Dans chaque configuration, la structure du jet et les mecanismes mis en jeu sont analyses et l'influence de chaque parametre sur le developpement du jet est precisee