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Effets d'environnement sur les écoulements de tuyères en régime sur-détendues

Description

Lors du décollage, le moteur des lanceurs fonctionne en régime sur-détendu : une onde de choc se forme à l’intérieur du divergent pour adapter la pression de l'écoulement à la pression atmosphérique. Cette onde de choc est perçue comme un fort gradient de pression défavorable pour la couche limite amont, ce qui la force à se séparer de la paroi. L'écoulement ainsi généré est siège de fortes instationnarités desquelles peuvent résulter des charges latérales indésirables pour la structure du moteur. De plus, le jet issu de la tuyère s'écoule dans un environnement de grande complexité : les parois des guides jets offrent, par exemple, de multiples possibilités d'interactions aéro-acoustiques.

Les récents résultats (Jaunet et al. - 2017) obtenus dans le cadre des activités de recherche du groupe ATAC semblent indiquer un lien entre la dynamique externe du jet s'échappant de la tuyère et la dynamique interne dans le cas d’un jet libre. Il est donc légitime de se demander si l'environnement auquel le jet est soumis au décollage n'est pas un facteur influençant les charges subies par le lanceur.

    D'une part, cette problématique impose de bien comprendre l'origine et la formation des charges latérales. Il est connu depuis Dumnov (1996) que la répartition fréquentielle des efforts hors-axe de la tuyère, et celle des couples s'exerçant sur les fixations du moteur, ont pour base commune l'inter-spectre de pression. Le calcul de cette quantité nécessite la connaissance de la pression en paroi résolue en temps et en espace. La peinture sensible à la pression, alliée à des caméras haute cadence, devraient permettre l'obtention de l'inter-spectre expérimentalement. L'étude de la structure même de l'inter-spectre via des outils classiques d'analyse modale, nous donnera des informations sur l'origine des fluctuations de pression mesurée en paroi et à une possible modélisation d'ordre réduit.

    D'autre part, la problématique discutée exige la mise en évidence des instabilités réellement impliquées dans les résonnances avec l'environnement. Des indices récents pour les jets subsoniques (Jordan et al 2018), montrent que de meilleures prévisions des fréquences et régimes de résonnances peuvent-être obtenus par utilisation de modèles linéaires de la dynamique du jet. Il convient de vérifier si ce type de modèles est applicable au cas de résonances de jets sur-détendus contraint par son environnement (sol, guide jet …).

    L'ensemble de ces études apportera des informations nouvelles qui aideront à la mise en place de modèles simplifiés utiles à la compréhension des phénomènes.

Profil

 

Le candidat doit posséder un Master en mécanique des fluides avec, si possible, une expérience en laboratoire.

Des connaissances en aérodynamique compressible et dynamique des gaz seront appréciées.

    

Description de la structure
Laboratoire d'accueil : PPRIME
Directeur(rice) de thèse/recherche : Goncalvès Eric
E-mail du directeur(rice) de thèse/recherche : eric.goncalves@univ-poitiers.fr
Responsable Cnes de l'offre : HERPE Julien

Pour postuler à cette offre, nous vous invitons à vous rapprocher du directeur/rice de thèse et compléter avec son aide la partie cofinancement  du formulaire en ligne (Répondre à l’offre)  pour le 1er avril 2019.

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