Modelisation numerique et physique de couches de choc en regime hypersonique

par MARIA-VITTORIA SALVETTI

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de ALAIN DERVIEUX.

Soutenue en 1993

à Nice .

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  • Résumé

    Cette these traite de la simulation numerique et physique de couches de choc en regime hypersonique. Le memoire est articule en trois parties. Dans la premiere on s'interesse aux ecoulements hypersoniques non visqueux hors equilibre chimique. Apres avoir presente la modelisation mathematique du probleme (chapitre 1), on decrit la methode numerique adoptee (chapitre 2). L'approximation spatiale repose sur une formulation volumes finis et le schema d'integration en temps est implicite. La methode est appliquee a la simulation numerique d'ecoulements hypersoniques autour d'une geometrie de double-ellipse modelisant l'avant de la navette hermes (chapitre 3). On s'interesse ensuite a un probleme de validation. En effet on analyse et on apporte une explication theorique a un paradoxe concernant la solution numerique d'ecoulements non visqueux hors equilibre chimique dans un voisinage du point d'arret (chapitre 4). La deuxieme partie est consacree a l'etude des ecoulements hypersoniques reactifs visqueux. Tout d'abord, on presente la modelisation mathematique et physique du probleme (chapitre 5). On s'interesse en particulier a la modelisation physique des termes de transport et des phenomenes de catalyse a la paroi. Ensuite, la methode numerique decrite au deuxieme chapitre est etendue au cas visqueux (chapitre 6). En particulier on presente la formulation elements finis, qui permet la discretisation spatiale des flux diffusifs et le schema implicite d'integration en temps. Une telle methode est appliquee a la simulation numerique d'ecoulements reactifs visqueux, dans des conditions voisines de celles de la rentree atmospherique d'un engin spatial. Les ecoulements externes autour de geometries de double ellipse et de corps arrondi sont illustres et analyses au chapitre 7. La troisieme partie enfin, constitue une etude preliminaire des ecoulements hypersoniques reactifs hors equilibre thermodynamique. Apres avoir presente les equations regissant ces ecoulements ainsi que la modelisation physique adoptee pour le terme de production de l'energie vibrationnelle (chapitre 8), la methode numerique est etendue au cas du desequilibre vibrationnel (chapitre 9). On etudie en particulier differents algorithmes visant a ameliorer la robustesse et l'efficacite du schema de resolution, car la prise en compte du desequilibre vibrationnel augmente sensiblement la raideur du probleme. Les resultats obtenus pour des ecoulements visqueux et non visqueux sont presentes et analyses au chapitre 10


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  • Détails : 278 P.
  • Annexes : 112 REF.

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