Modelisation et analyse d'ecoulements diphasiques dans les moteurs a poudre PDF Download
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Author: François Bereux Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 181
Book Description
L'ECOULEMENT DANS UN MOTEUR DE FUSEE A POUDRE MODERNE EST MODELISE PAR UN SYSTEME HYPERBOLIQUE AVEC TERMES RAIDES DE RELAXATION. ON PROPOSE UN MODELE RELAXE DONT ON ETUDIE NUMERIQUEMENT LE DOMAINE DE VALIDITE. ON PROPOSE UN SCHEMA NUMERIQUE D'ORDRE DEUX VALABLE QUELQUE SOIT LA RAIDEUR DU TERME DE RELAXATION. ON ETUDIE UN CAS TEST DE COUCHE LIMITE ACOUSTIQUE EN 2 DIMENSIONS. ON ETUDIE L'EXISTENCE DE SOLUTIONS PAR LA COMPACITE PAR COMPENSATION
Author: François Bereux Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 181
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L'ECOULEMENT DANS UN MOTEUR DE FUSEE A POUDRE MODERNE EST MODELISE PAR UN SYSTEME HYPERBOLIQUE AVEC TERMES RAIDES DE RELAXATION. ON PROPOSE UN MODELE RELAXE DONT ON ETUDIE NUMERIQUEMENT LE DOMAINE DE VALIDITE. ON PROPOSE UN SCHEMA NUMERIQUE D'ORDRE DEUX VALABLE QUELQUE SOIT LA RAIDEUR DU TERME DE RELAXATION. ON ETUDIE UN CAS TEST DE COUCHE LIMITE ACOUSTIQUE EN 2 DIMENSIONS. ON ETUDIE L'EXISTENCE DE SOLUTIONS PAR LA COMPACITE PAR COMPENSATION
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Pour augmenter les performances des moteurs à propergol solide des lanceurs spatiaux comme Ariane 5, le propergol est enrichi en aluminium. Lorsque celui-ci brûle, les particules d'aluminium restent à l'état de phase condensée et sont dispersées dans la chambre. Une partie d'entre elles s'accumule dans la cavité du fond arrière laissée par la tuyère intégrée. L'objectif de cette thèse est d'aider à une meilleure compréhension des mécanismes qui régissent la formation de ce dépôt en étudiant l'écoulement diphasique qui en est à l'origine. cet écoulement est simulé numériquement en prenant en compte plusieurs phénomènes liés aux particules. La modélisation de l'écoulement gazeux et de la dispersion turbulente des particules est réalisée par une méthode Euler-Lagrange. La modélisation de la combustion de l'aluminium est étudiée et appliquée aux propulseurs à poudre. Une simulation de l'écoulement en prenant en compte la distribution de la combustion dans la chambre avec rétroaction sur l'écoulement gazeux ainsi qu'une répartition bimodale de la taille des particules est réalisée sur une configuration de petit moteur expérimental. Les résultats confirment bien que l'influence de la combustion de l'aluminium est pour ce type de configuration, répartie dans toute la chambre. Enfin, la formation du dépôt est abordée avec dans un premier temps une étude du comportement de la goutte lors de l'impact avec la paroi puis une modélisation de la formation et de la dynamique du film liquide qu'elles créent sur la paroi de la tuyère. Le modèle ainsi construit est appliqué au cas du moteur d'Ariane 5 à échelle réelle afin d'étudier l'emplacement du point d'arrêt du film, ce qui permettra de définir des critères de capture des particules.
Author: Khalid El Amine Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 168
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ON S'INTERESSE A L'ETUDE NUMERIQUE DE MODELES BI-FLUIDE D'ECOULEMENTS DIPHASIQUES EN DESEQUILIBRE DECRITS PAR UN SYSTEME A SIX EQUATIONS. ON INTRODUIT UNE TECHNIQUE ORIGINALE DE DECOMPOSITION DU SYSTEME. CETTE TECHNIQUE PERMET L'UTILISATION DE SOLVEURS DE RIEMANN DEVELOPPES POUR LES ECOULEMENTS MONOPHASIQUES ; DE PLUS ELLE PERMET UNE EXTENSION DIRECTE A D'AUTRES MODELES PLUS EVOLUES CONTENANT DES TERMES D'ECHANGES ENTRE PHASES PLUS PRECIS. LES PROPRIETES DES FLUIDES SONT APPROCHEES PAR DES LOIS D'ETAT DE TYPE GAZ PARFAIT POLYTROPIQUE PUIS ETENDUES AU CAS DES FLUIDES REELS. POUR LA CONSTRUCTION DES SCHEMAS NUMERIQUES, L'HYPERBOLICITE DU SYSTEME GLOBAL N'EST PAS NECESSAIRE. EN UTILISANT DES SCHEMAS CINETIQUES DECENTRES APPROPRIES DE TYPE VOLUMES FINIS, ON MONTRE QUE LA METHODE EST CAPABLE DE TRAITER DIFFERENTS REGIMES D'ECOULEMENTS POUVANT EVOLUER D'UN ECOULEMENT DIPHASIQUE A UN ECOULEMENT MONOPHASIQUE ET VICE VERSA, TOUT EN PRESERVANT LES CARACTERISTIQUES DES GRANDEURS PHYSIQUES QUI RESTENT DANS L'ENSEMBLE DES ETATS ADMISSIBLES. PLUSIEURS TESTS NUMERIQUES MODELISANT DES PROBLEMES PHYSIQUES SONT PRESENTES POUR ILLUSTRER L'EFFICACITE DE LA METHODE PROPOSEE.
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NOTRE OBJECTIF EST DE CONSTRUIRE UN OUTIL NUMERIQUE ADAPTE A L'ETUDE DU REMPLISSAGE D'UN RESERVOIR A CARBURANT. UNE TELLE APPLICATION FAIT INTERVENIR DEUX PROBLEMES COUPLES: L'EVOLUTION DE L'ETAT DU CARBURANT ET DU GAZ - CONSIDERES COMME DEUX FLUIDES INCOMPRESSIBLES ET IMMISCIBLES - ET LE DEPLACEMENT DES INTERFACES GAZ-LIQUIDE DANS LE RESERVOIR. NOUS CONSTRUISONS TOUT D'ABORD UN SCHEMA IMPLICITE ORIGINAL DEDIE A LA RESOLUTION DES EQUATIONS DE NAVIER-STOKES EN REGIME INCOMPRESSIBLE INSTATIONNAIRE. NOUS UTILISONS A CET EFFET UNE METHODE DE COMPRESSIBILITE ARTIFICIELLE COUPLEE A UNE TECHNIQUE DE PAS DE TEMPS DUAL. L'ANALYSE DES PROPRIETES LINEAIRES DE STABILITE ET DE CONVERGENCE DE CE SCHEMA PERMET D'EVALUER SON COMPORTEMENT NUMERIQUE AINSI QUE LES PLAGES DE VARIATION DE SES PARAMETRES DE CONTROLE. PLUSIEURS CAS DE VALIDATION - PLAQUE PLANE ET CAVITES ENTRAINEES - SONT CONSIDERES POUR DIVERS NOMBRES DE REYNOLDS EN REGIMES STATIONNAIRE ET INSTATIONNAIRE. LA METHODE DE SUIVI D'INTERFACE PAR ISO-SURFACES EST ENSUITE PRESENTEE. NOUS DETAILLONS SES CARACTERISTIQUES PUIS PRECISONS CERTAINS APPORTS SPECIFIQUES TELS QUE L'ECRITURE DES CONDITIONS AUX LIMITES, L'UTILISATION D'UN PROCEDE DE REINITIALISATION ET LE TRAITEMENT DE RAPPORTS DE MASSE VOLUMIQUE ELEVES. LA TENSION SUPERFICIELLE EST MODELISEE A L'AIDE DE LA METHODE DES FORCES DE SURFACE CONTINUES. L'ENSEMBLE EST VALIDE PAR LE CALCUL DES INSTABILITES HYDRODYNAMIQUES DE RAYLEIGH-TAYLOR ET DE KELVIN-HELMHOLTZ, ET PAR LA SIMULATION DE LA PROPAGATION D'ONDES CAPILLAIRES. NOUS MONTRONS EGALEMENT QUE LA MASSE DE CHAQUE FLUIDE EST CONSERVEE A L'ORDRE DE PRECISION DU SCHEMA NUMERIQUE. DES APPLICATIONS DANS LE DOMAINE DE L'AERODYNAMIQUE INTERNE D'UN VEHICULE AUTOMOBILE SONT FINALEMENT DECRITES. LA MODELISATION DE L'IMPACT NORMAL DE GOUTTES SUR UNE SURFACE SOLIDE MET EN EVIDENCE LE ROLE ESSENTIEL JOUE PAR LA TENSION SUPERFICIELLE ET LA COURBURE DE LA PAROI. DES MODIFICATIONS APPORTEES AU LOGICIEL INDUSTRIEL DE MECANIQUE DES FLUIDES FIRE (AVL) AUTORISENT LA SIMULATION NUMERIQUE DU REMPLISSAGE DE RESERVOIRS 2D ET 3D
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La modélisation Eulérienne des écoulements diphasiques conduit à des systèmes convectifs diffusifs écrits sous forme non conservative. Nous montrons comment obtenir un système bien posé à partir des équations de Navier-Stokes qui régissent l'écoulement du gaz autour des gouttes et du liquide à l'intérieur des gouttes. Les solutions faibles du système hyperbolique non conservatif extrait du modèle Eulérien sont définies comme limites de solutions du système du second ordre lorsque les phénomènes de diffusion sont négligés. Nous résolvons alors le problème de Riemann. Plus généralement, nous définissons onde de choc pour une grande classe de systèmes hyperboliques écrits sous forme non conservative. La dernière partie est consacrée à l'analyse numérique d'écoulements dyphasiques constitués d'un brouillard de gouttes.
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Cette thèse est consacrée à la construction et à l’étude mathématique et numérique d’un modèle d’écoulement diphasique à une phase incompressible. La première partie présente l’établissement du modèle. Le point de départ en est le modèle à deux fluides bien connu dans la littérature spécialisée que l’on considère ici sous sa forme isotherme et isobare et qui se traduit (en une dimension d’espace) par un système de quatre équations couplées. En utilisant la technique du développement de Chapman-Enskog dans la limite d’un temps de relaxation des vitesses tendant vers 0, on montre que ce système peut se réduire à un système à trois équations de conservation et on obtient une loi de comportement de type Darcy pour le déséquilibre des vitesses. La deuxième partie de ce travail est consacrée à l’analyse mathématique de ce modèle. On montre qu’il est hyperbolique, et on donne la solution exacte du problème de Riemann. Enfin, dans la dernière partie, on s’intéresse à l’approximation numérique de ce système. On développe des méthodes numériques basées sur des solveurs de Riemann exact et approchés pour l’approximation des termes hyperboliques et sur des méthodes d’éléments finis pour l’approximation des termes de déséquilibre des vitesses. On construit ensuite des méthodes implicites en temps pour ce type de discrétisation et on poursuit par la mise au point de schémas implicites à deux pas. On conclut par quelques applications numériques.
Author: NICOLAS.. CHARLES Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 170
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LE BESOIN DE FORTE PUISSANCE ASSOCIE A UNE REDUCTION DU POIDS CONDUIT A FAIRE FONCTIONNER LES TURBOPOMPES DES MOTEURS FUSEE DANS DES CONDITIONS DE PLUS EN PLUS POUSSEES, EN PARTICULIER AVEC DES PRESSIONS D'ASPIRATION TRES FAIBLES, ENTRAINANT LA NAISSANCE DE POCHE DE CAVITATION ATTACHEES AUX AUBES. L'ENERGIE NECESSAIRE A LA VAPORISATION PROVOQUE UN ABAISSEMENT LOCAL DE LA TEMPERATURE, QUI LIMITE LE DEVELOPPEMENT DE LA CAVITE. CE PHENOMENE, APPELE EFFET THERMODYNAMIQUE, EST DECRIT ICI PAR UN MODELE DIPHASIQUE HOMOGENE A PARTIR D'UN PRECEDENT MODELE DE CAVITATION EN EAU FROIDE. LE COMPORTEMENT DU MELANGE LIQUIDE-VAPEUR SUPPOSE EN EQUILIBRE THERMIQUE EST SIMPLEMENT DECRIT PAR DES LOIS THERMODYNAMIQUES, UNE EQUATION D'ENERGIE EST DE PLUS AJOUTEE A NOTRE MODELE. DU FAIT DE L'IMPORTANCE PRESUMEE DES TRANSFERTS THERMIQUES TURBULENTS A L'INTERFACE SUR CE PHENOMENE, UN MODELE DE TURBULENCE K-EPSILON A ETE ADAPTE AU CAS D'UN MELANGE LIQUIDE-VAPEUR ET VALIDE PAR COMPARAISON A DES MESURES LASER SUR UN VENTURI CAVITANT. LA SIMULATION AVEC CE CODE D'ECOULEMENTS CAVITANTS, AVEC UN FLUIDE THERMOSENSIBLE, A MONTRE LA PRESENCE IMPORTANTE DE LIQUIDE DANS LA POCHE, COMME CELA A ETE MESURE DANS LE CAS DE L'EAU FROIDE. EN CONSEQUENCE L'INFLUENCE DE LA CONDUCTION A L'INTERFACE S'AVERE FAIBLE DEVANT LES ECHANGES DE CHALEUR ENTRE LES PHASES DANS LA CAVITE ET L'EFFET THERMODYNAMIQUE EST ALORS CONTROLE PAR UN EQUILIBRE ENTRE LA VAPORISATION ET LA DYNAMIQUE DE L'ECOULEMENT DANS LA CAVITE. LA TEMPERATURE CALCULEE DANS LA POCHE EST EN BON ACCORD AVEC L'EXPERIENCE A FAIBLE VITESSE MAIS L'EFFET DES PARAMETRES DE L'ECOULEMENT EST MAL DECRIT. UNE ANALYSE DES RESULTATS EXPERIMENTAUX MONTRE QUE NOUS DEVONS AJOUTER UN MODELE DE CINETIQUE DE VAPORISATION A NOTRE MODELE
Author: ZI NIU.. WU Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 180
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LE BUT DE CETTE THESE EST DE MODELISER ET SIMULER DES ECOULEMENTS DIPHASIQUES GAZ-GOUTTELETTES RENCONTRES DANS UN MOTEUR A ESSENCE A INJECTION MULTIPOINT EN UTILISANT DES SCHEMAS AUX DIFFERENCES IMPLICITES ET UN TRAITEMENT MULTIDOMAINE THEORIQUEMENT FONDE. EN CE QUI CONCERNE LES ECOULEMENTS DIPHASIQUES, ON A MODELISE LE GAZ COMME UN MILIEU CONTINU NON VISQUEUX ET MULTI-ESPECE DANS UNE APPROCHE EULERIENNE ET LES GOUTTELETTES COMME UN MILIEU DISPERSE DANS UNE APPROCHE LAGRANGIENNE STATISTIQUE. ON A PARTICULIEREMENT ETUDIE DEUX PHENOMENES TRES PEU ABORDES: IMPACT DE GOUTTELETTE SUR UNE PAROI ET ARRACHEMENT DE GOUTTELETTES A UN FILM LIQUIDE ATTACHE A UNE PAROI. ON A DEVELOPPE UN MODELE D'IMPACT PERMETTANT DE DETERMINER DANS LE REGIME DE DESINTEGRATION LES CARACTERISTIQUES DES SOUS-GOUTTELETTES EJECTEES ET UN MODELE D'ARRACHEMENT QUI DONNE LA TAILLE, LA VITESSE ET LE FLUX DES GOUTTELETTES ARRACHEES EN FONCTION DES CONDITIONS DU LIQUIDE ET DU GAZ. ON A EGALEMENT PRESENTE UN ENSEMBLE DE METHODES NUMERIQUES NECESSAIRE A LA SIMULATION DES ECOULEMENTS DIPHASIQUES AVEC LES DIFFERENTS MODELES. PLUS PARTICULIEREMENT, ON A DEVELOPPE DES CONDITIONS DE RACCORD EN TRAITEMENT MULTIDOMAINE UTILISANT DES SCHEMAS IMPLICITES DISSIPATIFS A DEUX NIVEAUX EN TEMPS ET A TROIS POINTS PAR DIRECTION D'ESPACE. ON A ETABLI LA STABILITE DE GKS ET LA CONVERGENCE VERS L'ETAT STATIONNAIRE DE NOS CONDITIONS DE RACCORD ET ON LES A VALIDE DANS UN CAS TEST CLASSIQUE EN AERODYNAMIQUE EXTERNE-ECOULEMENT TRANSSONIQUE AUTOUR D'UN PROFIL NACA0012. ON A APPLIQUE NOS MODELES POUR SIMULER DEUX PROBLEMES POSES PAR L'INDUSTRIE AUTOMOBILE: L'ADMISSION DIPHASIQUE AIR-ESSENCE ET LE MOUVEMENT DES GOUTTELETTES INJECTEES DANS UNE PIPE D'ADMISSION EXPERIMENTALE ETUDIEE PAR PSA
Author: Lionel Sainsaulieu Publisher: ISBN: Category : Languages : en Pages : 501
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Ce dossier résume mes activités de recherche depuis 1989. Ces travaux ont été menés de 1988 à 1990 au Centre de Mathématiques appliquées de l'Ecole Polytechnique puis à partir de 1990 au CERMICS (Ecole des ponts et chaussées-INRIA) et au CMAP. Mon activité de recherche a essentiellement porté sur la compréhension et l'analyse mathématiques des systèmes eulériens d'équations utilisés dans la modélisation d'écoulement diphasiques constitué d'un nuage de particules dans un écoulement de gaz : mes travaux dans ce domaine ont porté sur l'aspect non conservatif des modèles étudiés (justification de la modélisation, définition mathématique de solutions ondes de choc et construction de méthodes numériques adaptées), sur le traitement numérique des termes de traînée qui introduisent en général un amortissement non physique très important des profils calculés ainsi que sur l'analyse de modèles "dégénérés" qui sont courrament utilisés dans des codes numériques : les systèmes utilisés sont par exemple non hyperboliques ! J'oriente maintenant mes recherches vers les modèles de type cinétique et je m'intéresse particulièrement à l'interaction entre la phase gazeuse et la phase dispersée et aux distributions en vitesse du nuage de gouttes. J'ai également travaillé sur la construction d'un schéma numérique pour un modèle simplifié d'écoulements diphasiques ainsi que sur une analyse numérique de la stabilité de flammes planes multiples.
Author: François Bereux
Author: François Bereux
Author: Nathalie Cesco
Author: Erich Zakarian
Author: Khalid El Amine
Author: BENOIT.. GRANIER
Author: Lionel Sainsaulieu
Author: Florentina Roxana Gabriela Panescu
Author: NICOLAS.. CHARLES
Author: ZI NIU.. WU
Author: Lionel Sainsaulieu