Injection de fluides supercritiques – approche expérimentale

Stage de Master EFEMO
2019-2020

Durée

5 mois

Encadrants

G. Ribert, J.-B. Blaisot, B. Barviau

La notion de mélange est un paramètre fondamental dans lors de la conception des moteurs fusées (ou plus généralement les systèmes énergétiques à haute pression) car elle détermine l’efficacité et la stabilité de la combustion ainsi que les niveaux de flux de chaleur à la paroi. Dans le moteur Vulcain 2 de la fusée Ariane 5 ce processus est aujourd’hui réalisé par le biais d’injecteurs coaxiaux qui sont capables d’opérer efficacement pour différentes conditions de fonctionnement : à l’allumage ou en régime de poussée. A l’allumage l’injection s’opère en régime sous-critique puis, du fait de l’augmentation de pression globale dans la chambre et dans les lignes d’alimentation, l’injection se fait en régime supercritique. En effet, le régime thermodynamique supercritique est observé lorsque la pression dépasse une valeur critique pour le fluide considéré. Par exemple, la pression critique de l’oxygène de l’ordre de 5 MPa est bien inférieure à la pression rencontrée dans les chambres de combustion des moteurs fusées (10 MPa). L’oxygène est alors vu comme un liquide compressé qui va s’échauffer en s’approchant de la zone de combustion, et l’on parle d’injection transcritique. Les données expérimentales pour ce type de régime d’injection restent peu nombreuses et/ou mal documentées. L’ANR REFINE (http://www.coria-cfd.fr/index.php/REFINE), achevée en 2018, avait pour objectif de palier ce déficit de connaissance par l’étude expérimentale et numérique de l’injection en régimes sub, trans et supercritique d’un jet d’éthane non assisté dans de l’hélium à pression et température variables. L’ensemble de ces résultats est disponible dans la thèse de N. Vallée soutenue au CORIA en 2018. Au cours du projet REFINE il s’est avéré que la mise en place de diagnostics à haute pression était un challenge qui nécessitait de plus amples investigations.

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Plus d’information dans le PDF joint.

Fichiers ...

Ribert Blaisot Barviau Master 2019-2020

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