Etude par simulations numériques instationnaires de l'écoulement dans les moteurs à propergol solide

Cette étude est consacrée à l'analyse par simulations numériques instationnaires tridimensionnelles LES de la transition laminaire-turbulent dans un canal à injection pariétale représentatif de l'écoulement dans les chambres de moteurs à propergol solide. Pour déclencher le phénomène de transition vers la turbulence avec la méthode LES, il a été nécessaire d'introduire des fluctuations dans l'écoulement. Cette étude se focalise sur la recherche d'une méthodologie de calcul permettant de générer des perturbations dans l'écoulement. Une première méthode, basée sur le comportement du schéma numérique du code de calcul CEDRE de l'ONERA, a été utilisée pour générer des fluctuations dans l'écoulement. Une deuxième méthode prenant en compte les données expérimentales relevées sur le montage en gaz froid VECLA de l'ONERA a ensuite 't' développée. Cette dernière utilise une modélisation stochastique dans le cadre de l'equation de Langevin. Après implantation de cette méthode de calcul stochastique dans le code CEDRE, une étude spécifique a été menée pour analyser le comportement du modèle en relation avec la problématique de l'écoulement transitionnel dans le canal avec injection pariétale. Les simulations numériques instationnaires LES de l'écoulement en transition dans le montage VECLA ont ensuite été réalisées avec le code de calcul CEDRE. Les résultats ont été confrontés aux données expérimentales ainsi qu'a une simulation stationnaire RANS de l'écoulement. Les résultats mettent en évidence l'intérêt de la modélisation stochastique de Langevin sur la description du champ fluctuant dans le canal avec injection pariétale.This study focuses on the analysis of the laminar-turbulent transition of the flowfield in a channel with fluid injection through a porous wall. Such a configuration is representative of the flowfield inside solid rocket motors. The flowfield is obtained thanks to unsteady three-dimensional LES numerical computations. In order to trigger the transition from a laminar state to a turbulent one using LES approach, it turns out to be necessary to introduce some perturbation in the flowfield. This study concentrates on searching a method to generate such perturbations. A first attempt has been made using the properties of the numerical scheme of the CEDRE CFD code of ONERA. A second approach that enables to take into account some experimental data has been developed. The experimental data is provided from the VECLA cold-gas setup of ONERA. This second method is based on the stochastic model from the Langevin equation. This equation has been implemented in the CEDRE code. A numerical study of the behaviour of such a model for the simulation of the transitional state of the flowfield obtained in channel with fluid injection through a porous wall has been done. The three-dimensional unsteady LES simulations of the flowfield in the VECLA setup have then been carried out using the CEDRE code. The results have been compared with the experimental data and with the results from a RANS computation. The benefit of using the stochastic equation of Langevin for the simulation of the turbulent quantities of such a flowfield has been pointed out.POITIERS-ENS Mécanique Aérot (860622301) / SudocPOITIERS-BU Sciences (861942102) / SudocSudocFranceF

圖書館統計標準之研究

International audienceLaser-induced fluorescence imaging of aluminum atoms (Al-PLIF) is used to analyze the spatio-temporal behavior of aluminized solid propellant combustion. Using alternating LIF and chemiluminescence emission images of the particles in the gaseous and liquid phase evolving close to and far above the dynamically varying propellant surface, sequences of images were recorded and analyzed. The good sensitivity achieved enabled us to track the dynamics of the flame in the vicinity of particles detected all along the flame extension and up to 1.5 MPa. Analysis of wide-field images enabled droplet velocity measurements due to the high LIF sampling rate (5 kHz). The observed typical plume structures were in good agreement with alumina-formation prediction and previous shadowgraphy visualization. High-resolution sequences of images showed gaseous distribution behavior around the molten particles. The Al vapor phase was thus found to extend between 3 and 6.5 radii around the particles. Particle detachment dynamics were captured just above the propellant surface.L'imagerie LIF (PLIF) des atomes d'aluminium est utilisée pour fournir la distribution spatiale des particules d'aluminium et la combustion du propergol solide aluminisé. L'acquisition de séquences d'images alternées en LIF et en émission est proposée afin d'interpréter la nature du signal et ses propriétés. La fluorescence de l'aluminium est détecté jusqu'à une pression de 1,5 MPa grâce à la bonne sensibilité, l'énergie laser et la haute cadence d'acquisition. L'analyse des images en champ large permet des mesures des profils de vitesses des gouttelettes. Une première analyse de la combustion est menée par un simple traitement manuel des images qui permet de révéler des structures typiques en relation avec la formation d'alumine. La faisabilité d'une analyse automatisée est démontrée qui peut fournir une statistique sur les diagnostics. L'imagerie de haute résolution permet de visualiser la distribution du gaz autour des gouttes d'aluminium. La vapeur d'aluminium est à une distance entre 3 et 6,5 rayons de la surface de la goutte

Steady and unsteady reactive two-phase computations in solid rocket motors Eulerian and Lagrangian approaches

Communication to : 37th AIAA/ASME/SAE/ASEE joint propulsion conference and exhibit, Salt Lake City (USA), July 08-11, 2001SIGLEAvailable from INIST (FR), Document Supply Service, under shelf-number : 22419, issue : a.2002 / INIST-CNRS - Institut de l'Information Scientifique et TechniqueFRFranc

Analytic evaluation of finite difference methods for compressible direct and large eddy simulations

Communication to : Colloque CNES/ONERA/CNRS sur les ecoulements propulsifs dans les systemes de transport spatial, Bordeaux (France), 11-15 septembre 1995Available at INIST (FR), Document Supply Service, under shelf-number : 22419, issue : a.1995 n.128 / INIST-CNRS - Institut de l'Information Scientifique et TechniqueSIGLEFRFranc

Numerical simulations of the unsteady flow inside segmented solid propellant motors with burning aluminium particles

Published in : 40th AIAA aerospace science meeting + exhibit, Reno (USA), January 14-17, 2002SIGLEAvailable from INIST (FR), Document Supply Service, under shelf-number : 22419, issue : a.2002 / INIST-CNRS - Institut de l'Information Scientifique et TechniqueFRFranc