Etude de l'instabilite d'un ecoulement confine. Application a un modele hydrodynamique de propulseur a propergol solide

• Auteur / Autrice : FREDERIC FAVRAY
• Direction : José Eduardo Wesfreid
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences et techniques
• Date : Soutenance en 1999
• Etablissement(s) : Paris 6

Résumé

Nous presentons dans ce manuscrit une etude ayant pour but la comprehension des oscillations de pression mises en evidence dans les moteurs a propergol solide. Une experience de laboratoire est decrite, pour laquelle des mesures automatisees de pression et de vitesse sont effectuees. Nous etudions un ecoulement d'eau, considere comme incompressible, dans une geometrie composee d'un canal avec injection parietale et d'une cavite. Dans cette geometrie, des auto-oscillations de pression sont mises en evidence. Les frequences mises en jeu permettent de construire des nombres de strouhal de meme ordre de grandeur que ceux releves lors d'experiences realisees dans des modeles reduits de moteurs a poudre. Ceci montre la capacite de notre approche hydrodynamique a reproduire les instabilites mises en jeu dans les propulseurs. Nous prolongeons les experiences par des etudes qualitatives afin de montrer la forte dependance du systeme aux conditions experimentales. Nous analysons les instabilites de l'ecoulement de base, calcule numeriquement par une methode d'elements finis spectraux. L'etude de stabilite est egalement realisee par la voie numerique selon une methode de galerkin, dont l'objet est la resolution de l'equation d'orr-sommerfeld. Nous pouvons ainsi mettre en evidence que les frequences des oscillations de pression mesurees, correspondent aux frequences des perturbations les plus amplifiees par l'ecoulement de base. Nous montrons que la forte sensibilite du systeme aux conditions experimentales, peut etre expliquee par la nature de l'instabilite, localement partout convective. Ainsi, theoriquement, le modele hydrodynamique presente possede les proprietes de sensibilite d'un systeme amplificateur de bruit. Dans une configuration experimentale fixee, le confinement de l'ecoulement impose cependant au systeme etudie, de se comporter globalement comme un oscillateur.