Ecoulements compressibles

L’équipe Mécanique des Fluides et Environnement (MFE) s’intéresse depuis une dizaine d’années aux études liées aux problématiques des tuyères propulsives. C’est ainsi, qu’une activité de recherche sur la vectorisation de la poussée par contrôle au moyen de l’injection d’un fluide secondaire dans le divergent de la tuyère a été menée en collaboration avec l’institut ICARE et le CNES et nous a permis de mettre au point une plateforme expérimentale.

Les objectifs de ces recherches sont d’une part l’augmentation des performances des lanceurs (augmentation de la charge utile) et d’autre part la participation à l’effort technologique concernant l’utilisation des moteurs récupérables dans le contexte d’une forte compétition internationale sur ces aspects. C’est pourquoi nous avons entrepris une étude sur les tuyères à double galbe, auto-adaptatives aux pressions extérieures, qui, selon les premiers résultats, pourraient résoudre les principaux problèmes liés aux tuyères simple profil classiques (dissymétrie du décollement dans la tuyère qui induit des charges latérales…). Ces travaux, à l’initiative du LMEE, se sont focalisés alors sur ce concept et des études théoriques, numériques et expérimentales ont été engagées au cours sur cette problématique, en collaboration avec l’institut ICARE du CNRS d’Orléans.

Une autre activité liée à ces problématiques a été abordée sous l’angle de l’interaction fluide-structure. Le modèle théorique de stabilité linéaire de Pekkari a été revisité et modifié  pour prendre en compte les phénomènes visqueux de l’écoulement. Un couplage entre un code CFD (fluide) et un code CSD (structure), basé sur la méthode de transpiration a été réalisé.

Le dernier volet de nos activités de recherche concerne le développement de codes de calculs numériques basés sur la résolution complète des équations de Navier-Stokes (DNS) dans le cadre de l’interaction entre une onde de choc et une couche limite (tuyère, entrée d’air supersonique…). Une collaboration a été entreprise avec le LIMSI-CNRS (Orsay), afin de réaliser des Simulations Numériques Directes pour tenter de comprendre les phénomènes physiques mis en œuvre dans cette interaction, notamment au niveau de l’apparition d’oscillations très basse fréquence.  

Etudes des tuyères à double galbe (transition des régimes, optimisation de la forme), Etudes des corps portants hypersoniques du type waverider (application aux drones hypersoniques).

Passage du code CHORUS (LIMSI-CNRS) en coordonnées curvilignes afin de pouvoir considérer des configurations plus proches des applications industrielles (rampe de compression, tuyère…).

Adaptation du code pour permettre son utilisation sur des machines massivement parallèles (IDRIS, CINES…).