ThÃ¨se de JÃ©rÃ´me Giordano soutenue en 2004 - iusti

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Introduction générale éléments finis n’est plus à démontrer pour simuler la dynamique des structures déformables, nous avons choisi d’étendre MARCUS aux problèmes d’élasto-dynamique. Afin d’évaluer la capacité et la fiabilité de CARBUR pour traiter des instabilités de Richtmyer- Meshkov, nous nous proposons en premier lieu de simuler l’interaction d’une onde de choc avec une bulle. Cette simulation sera comparée à des expériences. Trois cas d’interaction ont été numériquement étudiés et comparés à des expériences : une bulle de Krypton dans de l’air (cas lourd/léger), une bulle d’Hélium dans de l’air (léger/lourd) et une bulle d’Azote dans de l’air (densités proches). Pour ces différents cas, nous proposons une explication des mécanismes pilotant la distorsion de la bulle. De même, une méthode d’évaluation analytique du volume final de l’inhomogénéité est proposée, puis confrontée à l’évaluation numérique et expérimentale de ce même volume. Ces différentes études permettront de conclure sur la validité de CARBUR à décrire le mélange d’espèces gazeuses induit par l’instabilité de Richtmyer-Meshkov. Cette étape constitue ainsi un objectif intermédiaire puisqu’une description correcte de la combustion supersonique passe par la bonne caractérisation du mélange des espèces réactives. Le deuxième thème abordé est celui de la modélisation de l’interaction fluide-structure. Nous avons couplé les codes MARCUS et CARBUR pour modéliser cette interaction. Cette thématique étant nouvelle dans le laboratoire, nous avons d’abord procédé à des étapes de validation. La première étude réalisée concerne le mouvement d’une plaque plane dont une des faces est soumise à un écoulement supersonique. Pour un certain régime d’écoulement apparaît un phénomène de flutter, qui dans le cas particulier d’un fluide parfait, peut être prédit par un modèle analytique. Retrouver ce phénomène de résonance dû au couplage aéroélastique permet de valider notre approche numérique. Une fois le cas du fluide parfait traité, nous avons étendu notre simulation en prenant en compte la viscosité du fluide. Confrontés au manque de cas test traitant de phénomènes instationnaires, nous avons ensuite été conduits à concevoir un montage expérimental pour pallier cette déficience. Le montage retenu est constitué d’une plaque plane déformable, maintenue transversale à l’écoulement d’un tube à choc. Sous la sollicitation de la rafale du tube à choc, le panneau se déforme et oscille. Une première étude est effectuée pour une plaque 50 mm de longueur. Des comparaisons du Schlieren numérique et des clichés ombroscopiques, ainsi que l’évolution de la pression expérimentale et numérique au niveau d’un capteur sont réalisées. Pour faire face à des problèmes de déformations parasites sur le dispositif expérimental, nous avons considéré l’étude d’une seconde plaque de 40 mm. Dans une dernière étude, nous simulons les déformations de la tuyère du banc MASCOTE de ONERA en prenant en compte les phénomènes de combustion. Les objectifs sont de vérifier le bon comportement de notre modèle pour traiter d’un cas industriel donné et réaliser un premier couplage avec un écoulement réactif. Les résultats ont confirmé la bonne modularité du code ainsi que sa bonne stabilité lors de la prise en compte des phénomènes de combustion. 2
Finalement, nous concluons ce travail en dressant les possibilités et domaines de validité de nos outils numériques, en vue de simuler des écoulements pouvant être rencontrés dans un réacteur supersonique. Nous proposons également les perspectives que nous envisageons à plus ou moins long terme. 3
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Le second modélise la dynamique de
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Annexe A. Etude de l’interaction
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Références [1] C. W. Hirtand A. A
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[29] D. Gefroh, E. Loth, C. Dutton,
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[59] G. Jourdan and L. Houas. Iwpct
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[89] R. Richmyer. Taylor instabilit
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Résumé Cette thèse s’inscrit d
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