Contribution à l'étude des instabilités de combustion dans les moteurs-fusées cryotechniques : couplage entre modèles à interfaces diffuses et modèles cinétiques pour la simulation de l'atomisation primaire

par Pierre Cordesse

Projet de thèse en Mathématiques aux interfaces

Sous la direction de Marc Massot.

Thèses en préparation à Paris Saclay , dans le cadre de École doctorale de mathématiques Hadamard (Orsay, Essonne) , en partenariat avec CMAP - Centre de Mathématiques appliquées (laboratoire) et de CentraleSupélec (2015-....) (établissement de préparation de la thèse) depuis le 01-12-2016 .


  • Résumé

    Dans la troisieme partie de la these, on s'interessera a la construction de schemas numeriques efficaces de type Volumes Finis pour les modeles a "phases separees" a 5 et 7 equations et a la mise en place de techniques de couplage avec les modeles cinetiques que l'on validera a l'aide de cas tests. A la suite de ces travaux, on developpera dans cette these des techniques de splitting d'operateurs pour coupler de maniere robuste et precise les modeles a 5 et 7 equations avec le solveur cinetique. Enfin, on realisera un calcul reactif sur la configuration du banc MASCOTTE [VHT99] de l'ONERA representative de la problematique propulsion liquide. Les resultats experimentaux serviront de base de validation.

  • Titre traduit

    Contribution to the study of combustion instabilities in cryotechnic rocket engines : coupling diffuse interface models with kinetic-based moment methods for the simulation of primary atomization


  • Résumé

    In this thesis, one aims at setting up physical models and numerical methods to perform large eddy simulations in liquid-propellant rocket engines taking into account the primary atomization process in order to understand high frequency instabilities of combustion better. This PhD thesis work seeks to couple separated and dispersed phases so that the primary atomization of the jet and then the combustion of the cloud could be simultaneously accounted for in large eddy simulations with higher accuracy than current simulations. The first part of the work will be dedicated to a literature review in order to have a complete understanding of the mathematical formulation of the five and seven equation models of separated phases. In the second part of the PhD thesis work, an atomization model based on the knowledge of the two velocities of one of the two separated models for separated phase will be built. In the third part of the thesis work, an efficient finite volume numerical scheme for separated phase models will be built and coupling methods between these models and kinetic models will be realized and validated by experimental test cases. Later on, splitting operator technics will be developed to ensure a precise and reliable coupling of the two models. Then, numerical simulation of reactive flow will be performed on MASCOTTE (ONERA) which is a representative test case for liquid propulsion. Experimental data will be used for validation.