Simulation numérique directe de la turbulence en présence d ... - ISAE

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172 Chapitre 6. Simulation de l’ablation en turbulence confinée 6.3.1.4 Diffusion de l’espèce C 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 185 6.3.2 Caractérisation des états de surfaces ablatées . . . . . . . . . . . . . . . 186 6.3.2.1 Influence de l’agitation turbulente . . . . . . . . . . . . . . . . 187 6.3.2.2 Influence de la taille des structures énergétiques . . . . . . . . 187 6.3.2.3 Méthode d’évaluation de la densité de rugosités . . . . . . . . 188 6.3.3 Simulation de la présence d’un matériau composite idéalisé . . . . . . . 189 6.3.3.1 Conditions de paroi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 189 6.3.3.2 Visualisation des profils obtenus . . . . . . . . . . . . . . . . . 190 6.3.4 Interprétation des résultats . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 190 6.3.4.1 Influence de la turbulence sur la récession . . . . . . . . . . . . 190 6.3.4.2 Caractérisation des motifs ablatés . . . . . . . . . . . . . . . . 191 Synthèse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 191 La validation des phénomènes turbulents en configuration périodique et en présence de paroi laisse le champ libre à l’étude de l’ablation en interaction avec un écoulement turbulent. Ce chapitre présente les constatations que nous avons été en mesure d’avancer considérant le temps imparti pour nos recherches. Naturellement, ce travail est loin d’épuiser le sujet et devra faire l’objet d’études plus poussées. Quoi qu’il en soit, les résultats exposés ici permettent malgré tout d’améliorer la compréhension de ces phénomènes. Dans un premier temps, nous rappelons brièvement le contexte de ce travail de simulation numérique de l’ablation. Puis, les paramètres de la turbulence sont analysés pour définir dans quelle mesure ils sont affectés par la réaction de sublimation. Nous finirons par exposer et commenter les états de surface caractérisés grâce aux configurations d’écoulements mises en place.
Chapitre 6. Simulation de l’ablation en turbulence confinée 173 6.1 Prise en compte du phénomène d’ablation 6.1.1 Contexte théorique Avant de présenter l’aboutissement de ces travaux, on rappelle l’état de l’art existant à propos de ce sujet ainsi que les résultats établis par Velghe [64]. Ce paragraphe sera aussi l’occasion d’exposer des profils ablatés expérimentaux récemment dévoilés. 6.1.1.1 État de l’art Pour décrire le processus d’ablation, deux points de vue sont généralement adoptés : l’un ciblant le fluide, l’autre le matériau. Pour le premier, Kuo & Keswani [27], Chelliah [14] et Milos & Chen [38] ont mené des études sur les échanges dans la partie fluide pour lesquels la description du matériau et de sa réactivité sont assez sommaires. Pour les seconds, qui se placent d’un point de vue matériau, des auteurs comme Rodriguez-Mirasol [54], Luo [34] et Han [20] n’offrent pas ou très peu de description du couplage dynamique fluide/solide. Enfin, la monographie de Duffa sur l’ablation [17] traite des modèles existants pour simuler le phénomène d’ablation. La formation de rugosités, mise en évidence par des essais expérimentaux en laboratoire (cf. 6.1.1.2), est couramment modélisée par des lois de paroi, comme pour les travaux de Puigt [51]. 6.1.1.2 Profils de surfaces expérimentales Récemment, de nouvelles études expérimentales ont permis d’identifier les conséquences d’un écoulement turbulent sur le phénomène d’ablation. Les profils de surfaces obtenus par Hochreim & Wright et Powars [49] de la figure 6.1 sont similaires à ceux de la figure 1.11. Ces photographies sont destinées à valider les états de surface que nous simulerons grâce au code EVEREST. (a) ATJ-S Graphite recovered from Sandia TATER flight (b) ATJ-S Graphite tested in AFFDL 50 MW arc [49] Figure 6.1 – Profils dentés observés en régime turbulent Malheureusement, nonobstant les profils révélés, Powars ne fut pas en mesure d’avancer d’hypothèses tangibles quant aux raisons de l’apparition de motifs ablatés.
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Nomenclature Lettres latines A Fré
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Nomenclature 11 ν i ′, ν′′
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14 Introduction générale Études
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18 Chapitre 1. Contexte scientifiqu
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