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

184 Chapitre 6. Simulation de l’ablation en turbulence confinée
6.3.1.2 Vitesse de récession
Tout au long de la simulation, on assiste à un recul progressif de la paroi en raison de la
réaction d’ablation qui y consume le carbone. En notant y min l’altitude moyenne de la paroi, la
vitesse de récession s’exprime alors par la relation :
v w = | y min
| (6.9)
t
Les valeurs de v w pour les cas S A i , SB i
et S T f
i
sont représentées sur la figure 6.13. Cette figure
(a) v w (cas S A i ) (b) v w (cas S B i ) (c) v w (cas S T f
i
)
Figure 6.13 – Vitesse de récession
montre qu’une augmentation du montant énergétique de l’écoulement entraîne des vitesses de
récession plus importantes. D’un autre côté, on s’aperçoit que la taille des structures turbulentes
porteuses d’énergie n’a aucune influence sur l’évolution de v w . En revanche, la température
du fluide T f joue un rôle essentiel quant à la dynamique réactionnelle de l’écoulement : plus
l’écoulement est chaud et plus la paroi est ablatée rapidement.
6.3.1.3 Taille de rugosité
La taille de la rugosité est également un élément dimensionnant les modifications apportées
à la surface lors de l’ablation. Le manque de réalisme physique des simulations physiques de
Velghe n’a pas permis d’obtenir des tailles de rugosités suffisantes (≃ 10 −10 m). En pratique,
cette hauteur de rugosité correspond à la distance maximale observée entre un pic et une vallée
(Fig. 6.14).
Les résultats obtenus concernant l’évolution de la hauteur de rugosité pour les spectres des
ensembles Si A, SB i et S T f
i sont visibles sur la figure 6.15. Ces ensembles permettent d’analyser
l’influence de u ′ , de κ e et de T f sur l’évolution de la hauteur de rugosité. Les valeurs atteintes par
h rugo en fin de calcul, de l’ordre de 10 −8 m, rendent compte des progrès faits dans le maintien
d’un état turbulent au sein du domaine de simulation. Sinon, les différentes évolutions révèlent
que :
– des montants énergétiques importants entraînent l’augmentation de la taille des rugosités
des parois ablatables (cas des spectres S A i ),
– malgré le faible impact du choix de κ e sur la hauteur de rugosité, on remarque que plus la
taille des structures porteuses d’énergie est grande et plus les rugosités sont développées
(cas des spectres S B i ),