Francois, Laurent
[Author]
;
Institut polytechnique de Paris
[Contributor];
Massot, Marc
[Contributor];
Dupays, Joël
[Contributor]
Multiphysical modelling and simulation of the ignition transient of complete solid rocket motors ; Modélisation et simulation multiphysiques de l'allumage d'un moteur à propergol solide
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Media type:
Text;
Electronic Thesis;
E-Book
Title:
Multiphysical modelling and simulation of the ignition transient of complete solid rocket motors ; Modélisation et simulation multiphysiques de l'allumage d'un moteur à propergol solide
Footnote:
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Description:
Les moteurs à propergols solides (MPS) utilisent la combustion d'un matériau solide, le propergol, comme source d'énergie. Une étape cruciale du fonctionnement d'un tel moteur est l'allumage, phase durant laquelle la surface du propergol doit être échauffée d'environ 400 degrés pour initier la combustion.Ceci est généralement opéré en laissant un jet chaud impacter la surface.L'allumage d'un MPS fait intervenir une grande variété de phénomènes, parmi lesquels : transfert de chaleur conjugué entre les gaz d'allumeur et le propergol, pyrolyse du propergol sous la surface, dégagement d'espèces gazeuses qui brûlent en une flamme intense attachée à la surface, échauffement du propergol par le rayonnement émis par la phase gaz, écoulement multiphasique compressible dans la chambre de combustion, écoulement supersonique dans la tuyère. Ce caractère multiphysique et les disparités d'échelles spatio-temporelles associées rendent impossible la simulation de l'allumage à l'aide d'un seul outil qui inclurait une modélisation complète de tous les phénomènes. Typiquement, la flamme du propergol est si fine qu'elle ne peut être raisonnablement résolue dans un maillage CFD pour un moteur complet. De plus, elle fait intervenir des cinétiques chimiques raides et potentiellement complexes. C'est pourquoi l'approche classique est d'utiliser un modèle 1D de la combustion du propergol, en chaque facette limite du domaine CFD correspondant à la surface du propergol. Ainsi, toute la complexité physico-chimique et numérique de la résolution de cette combustion est encapsulée dans une condition aux limites dynamique. Cependant, les modèles 1D existants sont très simplifiés, ce qui impacte la fidélité de la reproduction de l'allumage dans certains moteurs.Nous choisissons dans cette thèse d'utiliser une approche 1D plus évoluée, incluant une résolution numérique de la flamme, capable d’utiliser des cinétiques complexes ou globales. Une attention spécifique est portée à l'analyse mathématique du modèle 1D en stationnaire, à travers l’étude ...