Etude des ecoulements visqueux hypersoniques en desequilibre thermique, chimique et radiatif dans la haute atmosphere

par ARNAUD EPIFANIE

Thèse de doctorat en Terre, océan, espace

Sous la direction de ANNE-MARIE FOMES.

Soutenue en 1997

à Toulouse 3 .

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  • Résumé

    Au cours de la rentree atmospherique d'engins hypersoniques, une onde de choc forte entoure l'appareil. A travers cette onde de choc, l'air est brusquement ralenti et une grande part de l'energie cinetique se transforme en energie interne. Le plasma forme en aval de cette discontinuite est alors le siege d'un desequilibre thermique, chimique et radiatif. Le but de cette etude est de faire une synthese des differents types de modelisation proposes dans la litterature pour prendre en compte ces processus. La premiere partie de ce travail est consacree a l'etude theorique et a la simulation des differents phenomenes physico-chimiques prenant place dans l'ecoulement hypersonique. Dans une seconde partie, une validation sur les modeles de taux de dissociation dithermes et les modeles d'echanges energetiques vibrationnels, dans un plasma d'azote compose de cinq especes (n#2, n, n#2#+, n#+, e#-), est effectuee par comparaison entre spectre d'emission simule et experimental du systeme n#2#+(1#-). Pour ce faire un code aerodynamique non visqueux (resolu par une methode bdf) a trois temperatures est couple a un code collisionnel-radiatif et a un module spectral. Dans une derniere partie, un code aerodynamique visqueux a deux ou trois temperatures plus performant (schema tvd implicite) est mis en place. De nouvelles comparaisons avec les spectres experimentaux sont effectuees pour le cas de l'experience precedente. Finalement, la puissance totale rayonnee simulee du systeme n#2#+(1#-) dans un plasma d'air compose de onze especes (n#2, n, o#2, o, no, n#2#+, n#+, o#2#+, o#+, no#+, e#-) est comparee a celle enregistree lors de rentrees atmospheriques. On montre que pour le desequilibre thermique, la representation de macheret donne les meilleurs resultats aussi bien dans l'azote que dans l'air. De meme, la relation de hansen pour l'ionisation associative est la mieux adaptee. Il existe une forte dependance du spectre vis a vis de la temperature de vibration choisie.


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Informations

  • Détails : 222 P.
  • Annexes : 139 REF.

Où se trouve cette thèse ?

  • Bibliothèque : Université Paul Sabatier. Bibliothèque universitaire de sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 1997TOU30263
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