Etude du mélange et de la combustion monophasique dans un statoréacteur de recherche.

par Sébastien Reichstadt

Thèse de doctorat en Mécanique des fluides. Thermique, énergétique, combustion

Sous la direction de Pascal Bruel.

Soutenue en 2007

à Pau .


  • Résumé

    Au milieu des années 90, l'ONERA a lancé avec le soutien de la DGA un programme de recherche dénommé Statoréacteur de Recherche. Ces recherches s’appuient sur une expérience de base fortement instrumentée, représentative des configurations géométriques et des écoulements rencontrés dans les statoréacteurs à chambre "tourbillonnaire". Celle-ci doit permettre d’améliorer la modélisation des phénomènes physiques et ainsi de valider les codes d’aérothermochimie destinés à la prévision de fonctionnement tels que le code de l’ONERA : CEDRE. Dans ce cadre, la présente contribution est consacrée plus particulièrement à la configuration statofusée et à l’évaluation des capacités prévisionnelles de la Simulation aux Grandes Échelles. En premier lieu, la démarche a consisté à enrichir la base de données expérimentales en recourant au banc aérodynamique. Nous avons ainsi caractérisé le mélange à froid en mettant en œuvre une méthode de mesure intrusive développée par l'ONERA Toulouse. Des mesures de vitesses et des fluctuations associées par Vélocimétrie par Imagerie de Particules ont permis de compléter la base de données. Dans un second temps, le mélange puis la combustion ont été simulés avec l'approche LES afin d’examiner et de distinguer les différents phénomènes se déroulant dans la chambre. Deux modèles basés sur une hypothèse de mélange imparfait à l’échelle moléculaire ont été employés afin de reproduire les caractéristiques de la combustion dans un statoréacteur. Enfin, un bilan de l'intérêt de chaque méthode numérique permet de conclure cette thèse et d'ouvrir les perspectives pour la simulation numérique future des chambres de combustion subsonique de statoréacteurs.


  • Résumé

    Ten years ago, ONERA launched, with the support of the French Ministry of Defense (DGA/SPNuM), a research program named Research Ramjet. These researches rely on a heavily instrumented base experiment representative of the geometric configurations and of the flows encountered inside dump combustors. This experiment is to allow improvement the phenomena modeling that are brought into play inside this propulsion system and therefore validation of the CFD codes dedicated to performance forecast and more specifically ONERA in-house computer code CEDRE. In this framework, the present contribution is more specifically devoted to the ducted rocket configuration and to the evaluation of the ability of Large Eddy Simulations to predict as accurately as possible the properties of the flow. First, the approach consisted in enriching the experimental database using the atmospheric pressure model rig. Thus, we have characterized the non-reactive mixing carrying out an intrusive method to measure the molar fraction of carbon dioxide developed by ONERA Toulouse. Measurements of the velocity and associated fluctuations field using a PIV assembly were achieved to complete the database. Then, the mixing and the combustion flows have been simulated using the LES approach to inspect and discriminate the different phenomena occurring in the combustion chamber. Two models based on an imperfect molecular mixing hypothesis were tested to reproduce the combustion characteristics inside the combustor. Finally, an assessment of the interest of each modeling strategy allows to conclude this thesis and to invite future perspectives for the numerical computation of subsonic ramjet combustion chamber.

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Informations

  • Détails : 1 vol. ([22]-236 p.)
  • Annexes : Bibliographie p.219-226. Annexes p.227-236

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  • Bibliothèque : Université de Pau et des Pays de l'Adour. Service Commun de la Documentation. Section Sciences.
  • Non disponible pour le PEB
  • Cote : US 467461
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