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LES en environnement supercritique :Application moteurs fusées

Anthony Ruiz

Projet de fin d'étude

12 septembre 2008

Maître de stage : B. CuenotLaboratoire d'accueil : CERFACS

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Plan de présentation

● Pourquoi étudier le supercritique ?

● Qu'est ce que le supercritique ?

● Application du supercritique : jet rond

● Conclusions

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Pourquoi étudier le supercritique ?

Compétitivité =

1 – Fiabilité2 – Prix

Les moteurs cryotechniques :

● allumage● Instabilités hautes fréquences

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● Interaction jets turbulents

= > instationnaire● Pression : 110 bar● T injecteur = 100 K

T chambre = 3500 K

SUPERCRITIQUE

Pourquoi étudier le supercritique ?

5 Chehroudi et al., International Journal of Heat and Fluid Flow (2002)

Pourquoi étudier le supercritique ?Liquide Supercritique

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Plan de présentation

● Pourquoi étudier le supercritique ?

● Qu'est ce que le supercritique ?

● Application du supercritique : jet rond

● Conclusions

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Qu'est ce que le supercritique ?Pdv Microscopique

Gaz parfait Gaz réel

“Force de rebond”

Pression =

● Pas d'intéraction

● Forces deVan der Waals

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Qu'est ce que le supercritique ?Thermodynamique

GParfait

Gaz Réel

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Qu'est ce que le supercritique ?Equation d'état

Peng Robinson1 :

Volume exclu

Forcesattractives=f(T)

Facteur acentrique

1 Peng and Robinson, Industrial & Engineering Chemistry Fundamentals (1976)

Point critique

Proche du point critique

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Qu'est ce que le supercritique ?Coefficient de transport

GRéel

GParfait

GRéel

GParfait

●

● Modèle de Chung1

1 Chung et al. Industrial & Engineering Chemistry Fundamentals (1984)

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Plan de présentation

● Pourquoi étudier le supercritique ?

● Qu'est ce que le supercritique ?

● Application du supercritique : jet rond

● Conclusions

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● LES : Navier Stokes 3D compressible● Schémas centrés● Non structuré● Massivement parallèle● Modèles Gaz Réel1

1 Thomas Schmitt, Doctorant CERFACS

Application du supercritique : jet rond

AVBP

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Application du supercritique : jet rond

L'expérience

1 Mayer et al., Heat and Mass Transfer (2003)

1

● Mesures difficiles à haute pression

Cible (K)

120 130

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Application du supercritique : jet rond

1 Mayer et al., Heat and Mass Transfer (2003)

● Cas d'injections1

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900 000 points5 500 000 tétrahèdres

+ turbulence injection

● Maillage

● Conditions Limites

Application du supercritique : jet rond

● Schéma d'ordre 3 type Taylor Galerkin

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Application du supercritique : jet rond

5 10 15

5 10 15

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LigamentsApplication du supercritique : jet rond

5 10 15

5 10 15

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Application du supercritique : jet rond

5 10 15

5 10 15

19

Application du supercritique : jet rond

5 10 15

5 10 15

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Coupe longitudinal de densité moyenneApplication du supercritique : jet rond

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Angle d'ouvertureApplication du supercritique : jet rond

1 Dimotakis, AIAA Journal (1986)2 Papamoschou and Roshko, Journal of Fluid Mechanics (1988)

2x

1 2

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Conclusions

● Etude globale du supercritique

● Apprentissage d'un code de calcul LES: AVBP

● Réalisation d'une simulation d'un jet supercritique (Cas B)

● Préliminaires de thèse SNECMA : jets coaxiaux réactifs, intéractions multijets

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Merci pour votre attention

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● Température

● Modification des Jacobiennes non visqueuses

● Conditions Limites Caractéristiques

Implémentation Gaz Réel dans AVBP :

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Jet rond non réactif supercritique

Angle d'ouverture :

Fiabilité de la comparaison théorie-expérience :