Une étude sur les transferts associés aux écoulements diphasiques de fluides cryogéniques en microgravité : application à la mise en froid de moteurs-fusée

par Brian Verthier

Thèse de doctorat en Energétique et transferts

Sous la direction de Catherine Colin.

Soutenue le 10-11-2010

à Toulouse, INPT .


  • Résumé

    L'objectif de cette thèse est d'étudier les différents régimes d'ébullition transitoires rencontrés lors de la mise en froid d'un tube chauffé par un écoulement interne de fluide. Le dispositif expérimental LORETA a été conçu pour réaliser des expériences au sol en écoulement vertical ascendant et en microgravité lors de vols paraboliques. L'effet du débit, de la température du liquide et du niveau de gravité dans les différents régimes d'ébullition a pu être clairement mis en évidence. Une dégradation des transferts thermiques en microgravité est observée, en particulier lors de l'ébullition en film. Une modélisation basée sur la résolution des équations du modèle à deux fluides permet la prédiction pour les deux niveaux de gravité. L'ensemble de la courbe d'ébullition a put être modélisée par des lois adaptées de la littérature. L'utilisation de ces lois pour des fluides cryogéniques semble raisonnable, au vu de la comparaison avec quelques données de la bibliographie.

  • Titre traduit

    A study of transfers associated with two-phase flows of cryogenic fluids in microgravity : application to the cooling of rocket engines


  • Résumé

    The objective of this thesis is to study the boiling regimes encountered during the transient cooling of a heated tube by an internal fluid flow. The experimental apparatus LORETA was designed for experiments on ground in vertical upward flow and on microgravity during parabolic flights. The effect of flow rate, liquid temperature and level of gravity in different boiling regimes has been clearly shown. A decrease of heat transfer in microgravity is observed, especially during film boiling. Models based on solving equations of two-fluid model allow the prediction for the two levels of gravity. The entire boiling curve could be modeled by modified laws of literature. The use of these laws for cryogenic fluids seems reasonable, given the comparison with some data from the bibliography.



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