Développement de moyens de calcul de couches limites turbulentes réactives sur la tuyère d'un avion hypersonique à propulsion aérobie

par Florence Leclere

Thèse de doctorat en Mécanique des fluides

Sous la direction de Bertrand Aupoix.

Soutenue en 1994

à Toulouse, ENSAE .

  • Titre traduit

    Development of calculation methods for turbulent reacting boundary layers along the nozzle of an hypersonic airplane with an air-breathing scramjet propulsion system


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  • Résumé

    L'écoulement de couches limites à la sortie de la chambre de combustion d'un avion hypersonique à propulsion aérobie est étudié pour deux cas de vol correspondant à des nombres deMach de 6 et 12. Le long de la tuyère, l'écoulement est réactif et le mécanisme réactionnel peut comporter plus d'une centaine de réactions et une quinzaine d'espèces chimiques. La notion de troisième corps permet de réduire les temps de calcul, sans omettre pour autant aucune réaction chimique. De plus, on a établi des critères permettant de négliger les réactions qui ont peu d'influence sur les taux de production chimique des différentes espèces. Le couplage entre la chimie et la turbulence est abordé de deux façon différentes qui dépendent de la nature de l'écoulement en sortie du superstatoréacteur. S'il est mal mélangé, la combustion est limitée par le temps de mélange turbulent nécessaire pour mettre en contact les réactifs et on emploie un modèle de type Eddy Break-Up pour exprimer les taux de production chimique. Cette méthode limite fortement la cinétique chimique et l'écoulement est proche de l'état figé. A l'inverse, si l'écoulement est bien mélangé, il faut tenir compte de fluctuations de température dans le calcul des vitesses des réactions chimiques qui sont des fonctions exponentielles de la température. Cette dépendance est prise en compte soit en faisant un développemnt de Taylor à l'ordre deux selon le rapport de la variance des fluctuations de température et de la température moyenne, soit en utilisant des fonctions de densité de probabilité présumées de type Gaussienne. Ces deux méthodes totalement distinctes ont cependant des effets similaires.

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Informations

  • Détails : 1 vol. ([18]-282 p.)
  • Annexes : Bibliogr. 44 ref.

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  • Bibliothèque : ISAE-SUPAERO Institut Supérieur de l'Aéronautique et de l'Espace. Service documentation.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 1994/157 LEC
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