Modèle multi-fluide à deux échelles cinématiques pour la simulation d'interface liquide gaz en propulsion solide

Multi-fluid model with two kinematic scales for the simulation of liquid-gas interface in solid propulsion

• Auteur / Autrice : Ward Haegeman
• Direction : Marc Massot, Clément Le touze
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Mathématiques aux interfaces
• Date : Inscription en doctorat le 30/11/2022
• Etablissement(s) : Institut polytechnique de Paris
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale de mathématiques Hadamard
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : CMAP - Centre de Mathématiques appliquées
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : Equations aux dérivées partielles pour la physique

Mots clés

Mots clés libres

Méthodes de volumes finis

Principe d'action stationnaire

Calcul scientifique

Modélisation et simulation des écoulements diphasiques gaz-liquide

Analyse numérique

Schémas asymptotique preserving

Stationnary action principle

Finite volumes schemes

Numerical analysis

Modeling and simulation of gas-liquid two-phase flows

Scientific computing

Asymptotic preserving schemes

Résumé

Cette thèse vise à développer dans le code CEDRE, code de référence pour la défense, les modèles physiques et les méthodes numériques permettant de simuler fidèlement les écoulements de type multi-fluide qui interviennent dans la chasse des missiles (en particulier l'interaction de jets supersoniques chauds issus de l'allumage du propulseur avec une surface libre d'eau), dans le but d'aider in fine à la conception et au dimensionnement des engins. L'innovation envisagée sera présente tant dans les modèles mathématiques et techniques de modélisation (mécanique des milieux continus, théorie cinétique, approches variationnelles et thermodynamique des processus irréversibles), que dans l'analyse mathématique et numérique permettant d'y associer des méthodes numériques de nouvelle génération et finalement l'intégration de ces outils d'abord dans des outils de prototypage rapide (Python/Samurai) et puis dans un code industriel à l'ONERA pour mener des simulation encore inaccessibles actuellement.

This thesis aims at developping in the CEDRE code, a reference code for the defense, the physical models and numerical methods allowing to simulate faithfully the multi-fluid flows which intervene in the firing of missiles (in particular the interaction of hot supersonic jets resulting from the ignition of the propellant with a free surface of water), with the aim of helping in fine in the design and the dimensioning of the missiles. The innovation envisaged will be present both in the mathematical models and modelling techniques (continuum mechanics, kinetic theory, variational approaches and thermodynamics of irreversible processes), as well as in the mathematical and numerical analysis allowing the association of new generation numerical methods and finally the integration of these tools first in rapid prototyping tools (Python/Samurai) and then in an industrial code at ONERA in order to carry out simulations that are still unattainable at present.