Instabilités intrinsèques des moteurs à propergol solide

par François Chedevergne

Thèse de doctorat en Dynamique des fluides

Sous la direction de Grégoire Casalis.


  • Résumé

    Les longs moteurs segmentés à propergol solide sont sujets à des oscillations de poussée (ODP), particulièrement en fin de tir. Il a été montré que ces oscillations sont liées à des fluctuations de pression de l'écoulement interne. Les fréquences des oscillations obtenues étant proches de celles des modes de cavité des moteurs, on a longtemps cru à l'émergence de fluctuations acoustiques pour expliquer les ODP. Cette thèse montre qu’en fait c’est l'amplification de modes propres de l'écoulement qui est à l’origine du phénomène. L'amplification résulte du couplage des modes propres avec les modes de cavités qui se produit lors du croisement de leurs fréquences respectives. Pour parvenir à cette conclusion, une étude de stabilité linéaire dite bigiobale a été menée afin d’identifier les modes propres de l’écoulement. Après une validation des résultats de stabilité à l’aide de simulations numériques directes (DNS), l'émergence de modes propres par couplage avec l’acoustique a été reproduite lors de calculs DNS. Une fois ces résultats acquis, on s'intéresse alors aux comparaisons entre théorie et expériences en se basant en particulier sur une analyse temps-fréquence des signaux de pression issus de tirs de moteurs à échelles réduites. Les pulsations résultant des calculs de stabilité sont rendues dimensionnelles en prenant en compte l’évolution des paramètres de l'écoulement, simulant ainsi la régression des blocs de propergol. On obtient finalement un réseau de modes propres dont les fréquences évoluent dans le temps et on trouve ainsi un très bon accord entre les valeurs théoriques et expérimentales. La cohérence de l'ensemble des résultats fournis par les expériences, les modélisations théoriques et les calculs numériques permet de construire in fine notre modèle d’apparition des ODP.


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Informations

  • Détails : 1 vol. (172 p.)
  • Annexes : Bibliogr. p. 159-161

Où se trouve cette thèse\u00a0?

  • Bibliothèque : ISAE-SUPAERO Institut Supérieur de l'Aéronautique et de l'Espace. Service documentation.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 2007/9 CHE
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