Fichier à télécharger

5.1 Mo

Thèse présentée à

INSA de Rouen

Discipline : Mécanique
Spécialité : Mécanique des Fluides

Par

Samuel DUBOS

Soutenue le 20 septembre 2005

Simulation des grandes échelles d’écoulements turbulents supersoniques.
Jury

Rapporteurs :
E. Lamballais - Professeur à l’Université de Poitiers
O. Métais - Professeur à l’Institut National Polytechnique de Grenoble

Examinateurs :
L. Boccaletto - Docteur Ingénieur, CNES, Systèmes Moteurs et Etages, Evry
J.-P. Dussauge - Directeur de Recherches au CNRS, IUSTI, Marseille
A. Hadjadj - Maître de Conférences, HDR, INSA de Rouen
D. Saucereau - Ingénieur expert, SNECMA-Moteurs, Vernon
L. Vervisch - Professeur à l’INSA de Rouen
P. Vuillermoz - Docteur Ingénieur, EADS Space Transportation, Les Mureaux

Résumé
Ces travaux, initiés par le CNES et la SNECMA, sont principalement consacrés à la simulation numérique d’écoulements turbulents supersoniques en présence d’interactions ondes de choc/couche limite. L’étude de ces écoulements, sièges de phénomènes complexes, se révèle être d’une importance particulière en vue du dimensionnement d’organes de propulsion de lanceurs spatiaux. Il a été choisi, dans ce travail, d’investir les aspects instationnaires au moyen de la simulation des grandes échelles turbulentes. Les contraintes liées au traitement numérique ont aboutit au développement d’un schéma numérique hybride, permettant de minimiser les effets de dissipation inhérents aux schémas dédiés à la capture de chocs. Le problème de la génération de conditions aux limites turbulentes réalistes est également abordé. Une technique due à Lund, fondée sur un principe de renormalisation et permettant à l’écoulement de générer lui-même ses conditions d’entrée, a été retenue. Les résultats des simulations se sont révélées être en très bon accord avec les mesures expérimentales ainsi qu’avec les DNS de référence. En particulier, l’existence de basses fréquences associées au mouvement du choc réfléchi a pu être constatée, en accord avec les observations expérimentales. De plus, la simulation a révélé la présence de fréquences similaires à l’intérieur du bulbe de recirculation, venant ainsi conforter l’hypothèse selon laquelle les instabilités du choc de décollement sont conditionnées par celles de la zone décollée.

Mots-clés : Ecoulements turbulents supersoniques instationnaires, interaction onde de choc/couche limite turbulente, Simulation des Grandes Echelles (SGE), Conditions aux limites turbulentes, Schémas à capture de chocs.

Abstract
This work, supported by CNES and SNECMA, deals with numerical simulation of supersonic turbulent flows when shock/turbulent boundary layer interaction occurs. Such flows reveal the existence of complex mechanisms, which have to be well understood for an efficient design of rocket nozzles. In this study, large eddy simulation is used to investigate unsteady mechanisms. Since a shock-capturing scheme is used, an hybrid numerical scheme has been developed to reduce its dissipative properties. The issue of the generation of coherent turbulent boundary conditions is also taken in account. A method originally developed by Lund, based on a rescaling technique, has been retained, and allows the simulation to produce its own inlet boundary conditions. It is found that computations results are in very good agreement with experimental data and DNS. Especially, oscillations of the reflected shock occurring at low frequencies are observed, in agreement with experimental investigations. Moreover, simulations reveal the presence of such frequencies inside the recirculation bubble. This point gives credit to the hypothesis which presents the instabilities of the reflected shock as a consequence of the dynamic properties of the separated zone.

Keywords : Unsteady turbulent supersonic flows, Shock/turbulent boundary layer interaction, Large Eddy Simulation (LES), Turbulent boundary conditions, Shock-capturing schemes.

Mots-Clefs
Catalogue des Documents
CORIA-Lettre
Ecrire au Laboratoire
Flux RSS
Contact & Accès
ACCUEIL
Départements de Recherche du Laboratoire
Activités du département ER
Activités du Département TASC
Activités du Département OL
Informations pratiques concernant les Masters DIODE et EFE
Diagnostic Laser et Métrologie Optique
Où sommes nous ! Plans d’accès. Contact Principaux de l’UMR 6614-CORIA ...
Thèses du Laboratoire. (2002 - ... )
Prochainement en ligne !
This page contains some descriptions of techniques or tools developed for the characterisation of soot particles.
Centre de Combustion Avancée pour l’Aéronautique du Futur
Cavitation et atomisation dans les buses d’injecteurs : étude numérique et expérimentale
Our research activities on ultrafast laser sources, fiber optics and nonlinear dynamics.
Femtosecond and ballistic imaging of high-speed liquid jets and sprays
L’Europe s’engage en Normandie avec le Fond Européen de Développement Régional.
Programme ANR CORIA-EM2C-CERFACS
Agenda
Les Membres
Annuaire
dot : Nouveau

MàJ ··· 19 novembre 2019

:::  ico   :::