Modélisation d'un foyer à combustion supersonique : simulations RANS et LES. comparaisons aux résultats expérimentaux
Auteur / Autrice : | Guillaume Pelletier |
Direction : | Arnaud Mura, Marc Ferrier |
Type : | Thèse de doctorat |
Discipline(s) : | Energétique, thermique, combustion |
Date : | Soutenance le 05/07/2022 |
Etablissement(s) : | Chasseneuil-du-Poitou, Ecole nationale supérieure de mécanique et d'aérotechnique |
Ecole(s) doctorale(s) : | Ecole doctorale Sciences et ingénierie des matériaux, mécanique, énergétique (Poitiers ; 2018-2022) |
Partenaire(s) de recherche : | Entreprise : Office national d'études et de recherches aérospatiales (France). Département Energétique fondamentale et appliquée |
Laboratoire : Institut Pprime / PPRIME | |
Jury : | Examinateurs / Examinatrices : Nabiha Chaumeix, Daniel Mira, Vladimir Sabel'Nikov, Frédéric Plourde |
Rapporteurs / Rapporteuses : Abdellah Hadjadj, Ronan Vicquelin |
Résumé
Dans le domaine des systèmes propulsifs à Mach de vol modéré, les statoréacteurs présentent de bonnes performances. Ces dernières se dégradent notablement dans le régime hypersonique(au-delà de Mach 6). Pour maintenir une capacité propulsive satisfaisante, il convient d'utiliser un superstatoréacteur (statoréacteur au sein duquel la combustion s'effectue en régime supersonique). Les écoulements caractéristiques de ces chambres de combustion peuvent être étudiés par simulation numérique. Celles-ci doivent alors être capables de restituer les phénomènes physiques propres à ces régimes. Les travaux présentés dans cette thèse sont consacrés à l'amélioration des méthodologies de simulation des écoulements supersoniques réactifs notamment en tenant compte de l'état de surface des parois de la chambre. La modélisation de la rugosité pariétale utilisée permet de restituer fidèlement, pour des simulations RANS et LES, plusieurs rafales expérimentales enregistrées sur le banc LAERTE de l'ONERA. L'analyse des résultats obtenus permet de mieux comprendre l'effet du confinement de la chambre sur la topologie de l'écoulement ainsi que de sa dynamique. L'examen de la combustion met en évidence différents mécanismes d'allumage et de stabilisation pour les différents régimes étudiés.