LA CONNAISSANCE DES ECOULEMENTS TURBULENTS EST NECESSAIRE POUR AMELIORER LA MAITRISE DE FONCTIONNEMENT ET LES PERFORMANCES DES PROPULSEURS A PROPERGOL SOLIDE. DANS CE BUT, DES OUTILS DE SIMULATION NUMERIQUE ONT ETE MIS EN PLACE. DANS UNE PREMIERE PARTIE, LE SCHEMA NUMERIQUE ET LES CONDITIONS AUX LIMITES DES EQUATIONS D'EULER ET DE NAVIER-STOKES SONT PRESENTES. DANS LA SECONDE PARTIE, L'ACCENT EST MIS SUR LA MODELISATION DE LA TURBULENCE. DES DEVELOPPEMENTS A CARACTERE THEORIQUE DES LOIS DE FERMETURE DES EQUATIONS TURBULENTES AU PREMIER ORDRE SONT EFFECTUES. EN PARTICULIER, UN MODELE K-EPSILON A BAS NOMBRE DE REYNOLDS EST PROPOSE POUR SIMULER LES ECOULEMENTS INDUITS PAR UNE INJECTION PARIETALE. CETTE FORMULATION PERMET UNE AVANCEE DANS LA COMPREHENSION PHYSIQUE DE CE TYPE D'ECOULEMENT. DANS LA TROISIEME PARTIE, DES SIMULATIONS NUMERIQUES SONT PRESENTEES. L'ECOULEMENT TRIDIMENSIONNEL EN FLUIDE PARFAIT D'UN PROPULSEUR A CHARGEMENT FINOCYL EST DECRIT EN DETAIL. DES SIMULATIONS NUMERIQUES DE L'ECOULEMENT DANS UN MONTAGE DE SIMULATION EN GAZ FROID DE TYPE PROPULSEUR SANS TUYERE SONT REALISEES AVEC DES MODELES K-EPSILON A HAUT ET BAS NOMBRE DE REYNOLDS. LES COMPARAISONS AVEC L'EXPERIENCE SE SONT AVEREES SATISFAISANTES. L'AMELIORATION DES MODELES DE TURBULENCE CONSTITUE LA PERSPECTIVE LA PLUS INTERESSANTE DE CE TRAVAIL ET MERITE D'ETRE POURSUIVIE

LA CONNAISSANCE DES ECOULEMENTS TURBULENTS EST NECESSAIRE POUR AMELIORER LA MAITRISE DE FONCTIONNEMENT ET LES PERFORMANCES DES PROPULSEURS A PROPERGOL SOLIDE. DANS CE BUT, DES OUTILS DE SIMULATION NUMERIQUE ONT ETE MIS EN PLACE. DANS UNE PREMIERE PARTIE, LE SCHEMA NUMERIQUE ET LES CONDITIONS AUX LIMITES DES EQUATIONS D'EULER ET DE NAVIER-STOKES SONT PRESENTES. DANS LA SECONDE PARTIE, L'ACCENT EST MIS SUR LA MODELISATION DE LA TURBULENCE. DES DEVELOPPEMENTS A CARACTERE THEORIQUE DES LOIS DE FERMETURE DES EQUATIONS TURBULENTES AU PREMIER ORDRE SONT EFFECTUES. EN PARTICULIER, UN MODELE K-EPSILON A BAS NOMBRE DE REYNOLDS EST PROPOSE POUR SIMULER LES ECOULEMENTS INDUITS PAR UNE INJECTION PARIETALE. CETTE FORMULATION PERMET UNE AVANCEE DANS LA COMPREHENSION PHYSIQUE DE CE TYPE D'ECOULEMENT. DANS LA TROISIEME PARTIE, DES SIMULATIONS NUMERIQUES SONT PRESENTEES. L'ECOULEMENT TRIDIMENSIONNEL EN FLUIDE PARFAIT D'UN PROPULSEUR A CHARGEMENT FINOCYL EST DECRIT EN DETAIL. DES SIMULATIONS NUMERIQUES DE L'ECOULEMENT DANS UN MONTAGE DE SIMULATION EN GAZ FROID DE TYPE PROPULSEUR SANS TUYERE SONT REALISEES AVEC DES MODELES K-EPSILON A HAUT ET BAS NOMBRE DE REYNOLDS. LES COMPARAISONS AVEC L'EXPERIENCE SE SONT AVEREES SATISFAISANTES. L'AMELIORATION DES MODELES DE TURBULENCE CONSTITUE LA PERSPECTIVE LA PLUS INTERESSANTE DE CE TRAVAIL ET MERITE D'ETRE POURSUIVIE

Cette étude est consacrée à l'analyse par simulations numériques instationnaires tridimensionnelles LES de la transition laminaire-turbulent dans un canal à injection pariétale représentatif de l'écoulement dans les chambres de moteurs à propergol solide. Pour déclencher le phénomène de transition vers la turbulence avec la méthode LES, il a été nécessaire d'introduire des fluctuations dans l'écoulement. Cette étude se focalise sur la recherche d'une méthodologie de calcul permettant de générer des perturbations dans l'écoulement. Une première méthode, basée sur le comportement du schéma numérique du code de calcul CEDRE de l'ONERA, a été utilisée pour générer des fluctuations dans l'écoulement. Une deuxième méthode prenant en compte les données expérimentales relevées sur le montage en gaz froid VECLA de l'ONERA a ensuite 't' développée. Cette dernière utilise une modélisation stochastique dans le cadre de l'equation de Langevin. Après implantation de cette méthode de calcul stochastique dans le code CEDRE, une étude spécifique a été menée pour analyser le comportement du modèle en relation avec la problématique de l'écoulement transitionnel dans le canal avec injection pariétale. Les simulations numériques instationnaires LES de l'écoulement en transition dans le montage VECLA ont ensuite été réalisées avec le code de calcul CEDRE. Les résultats ont été confrontés aux données expérimentales ainsi qu'a une simulation stationnaire RANS de l'écoulement. Les résultats mettent en évidence l'intérêt de la modélisation stochastique de Langevin sur la description du champ fluctuant dans le canal avec injection pariétale.

Pour augmenter les performances des moteurs à propergol solide des lanceurs spatiaux comme Ariane 5, le propergol est enrichi en aluminium. Lorsque celui-ci brûle, les particules d'aluminium restent à l'état de phase condensée et sont dispersées dans la chambre. Une partie d'entre elles s'accumule dans la cavité du fond arrière laissée par la tuyère intégrée. L'objectif de cette thèse est d'aider à une meilleure compréhension des mécanismes qui régissent la formation de ce dépôt en étudiant l'écoulement diphasique qui en est à l'origine. cet écoulement est simulé numériquement en prenant en compte plusieurs phénomènes liés aux particules. La modélisation de l'écoulement gazeux et de la dispersion turbulente des particules est réalisée par une méthode Euler-Lagrange. La modélisation de la combustion de l'aluminium est étudiée et appliquée aux propulseurs à poudre. Une simulation de l'écoulement en prenant en compte la distribution de la combustion dans la chambre avec rétroaction sur l'écoulement gazeux ainsi qu'une répartition bimodale de la taille des particules est réalisée sur une configuration de petit moteur expérimental. Les résultats confirment bien que l'influence de la combustion de l'aluminium est pour ce type de configuration, répartie dans toute la chambre. Enfin, la formation du dépôt est abordée avec dans un premier temps une étude du comportement de la goutte lors de l'impact avec la paroi puis une modélisation de la formation et de la dynamique du film liquide qu'elles créent sur la paroi de la tuyère. Le modèle ainsi construit est appliqué au cas du moteur d'Ariane 5 à échelle réelle afin d'étudier l'emplacement du point d'arrêt du film, ce qui permettra de définir des critères de capture des particules.