Développement dun modèle numérique dIFS dans le cadre découlements à grande vitesse Y. Burtschell, M. Medale, L. Meister & J. Giordano Université de Provence, POLYTECH Marseille Laboratoire IUSTI UMR CNRS 6595

GDR IFS Sophia-Antipolis Septembre 2005 Interaction fluide/structure : objectifs & approche Développer et valider un modèle numérique dinteraction fluide/structure pour des écoulements hyper-enthalpiques : –Tuyères de moteur fusée –Engins spatiaux –Réacteur (Scramjet) Déformations, Perturbations de lécoulement, Résonances… Approche basée sur le couplage de codes autonomes et dédiés : –MARCUS (structure, Marc Medale) –CARBUR (fluide, Yves Burtschell).

2001. Réalisation dun premier couplage CARBUR/MARCUS Validation sur un problème de flutter (article REEF : vol 13-n°8, 2004, pp ) Conception dun cas test IFS instationnaire (article Shock Waves: vol 14-n°1-2, june 2005, pp ) Application : amorçage de la tuyère MASCOTTE (ONERA) Etude du cri dun nouveau né : influences des vibrations du Larynx (collaboration R. Nicollas) Chronologie :

GDR IFS Sophia-Antipolis Septembre 2005 Elaboration dun cas de référence ( ) Pourquoi ? –Pas de cas test transitoire/instationnaire –Pas de cas test fluide visqueux –Pas ou peu détude expérimentale disponible Or la validation de notre modèle est primordiale dans ces cas précis : –Amorçage dune tuyère –Rentrée atmosphérique…

GDR IFS Sophia-Antipolis Septembre 2005 Elaboration dun cas de référence Comment ? –Une géométrie simple, 2D –Un écoulement compressible –Une plaque plane : solution analytique (HPP, modes propres linéaires) –Déplacements importants et rapides Moyens expérimentaux disponibles : –Tubes à choc : Georges Jourdan, Lazhar Houas IUSTI Marseille

GDR IFS Sophia-Antipolis Septembre 2005 Quelle solution géométrique ?

GDR IFS Sophia-Antipolis Septembre 2005 Solution non retenue Entrée Parois Structure déformable

GDR IFS Sophia-Antipolis Septembre 2005 Conditions dentrée : P = 1,54 bar, U = 110 m/s et T = 332 K, air Domaine initial : P = 1 bar, U = 0 m/s et T = 300 K, air Structure : Acier Inox Solution retenue

GDR IFS Sophia-Antipolis Septembre 2005 Solution retenue : Schlieren Entrée Parois Structure déformable

GDR IFS Sophia-Antipolis Septembre 2005 Comparaison simulation/expérience

GDR IFS Sophia-Antipolis Septembre 2005 Comparaison simulation/expérience

GDR IFS Sophia-Antipolis Septembre 2005 Comparaison simulation/expérience

GDR IFS Sophia-Antipolis Septembre 2005 Comparaison simulation/expérience

GDR IFS Sophia-Antipolis Septembre 2005 Comparaison simulation/expérience

GDR IFS Sophia-Antipolis Septembre 2005 Evolution de la flèche Evolution de la pression Comparaison quantitative plaque 40 mm

GDR IFS Sophia-Antipolis Septembre 2005 Injecteurs, Activateur de mélange Oscillations de poussée Problématique réelle ?

GDR IFS Sophia-Antipolis Septembre 2005 Outil numérique dIFS : –Validé sur un problème de flutter –Validé pour aborder des problèmes dIFS instationnaires –Applicable à des écoulements réactifs à grande vitesse Apport dun cas de référence utile aux développements de codes IFS –Code Rocstar, CSAR Illinois Synthèse & Perspectives

GDR IFS Sophia-Antipolis Septembre 2005 Optimisation informatique du couplage : –Utilisation de PALM (CERFACS, S. Buis, T. Morel) Extension du code CARBUR aux écoulements 3D Perspectives

GDR IFS Sophia-Antipolis Septembre 2005

Stratégie de couplage MARCUS/CARBUR

GDR IFS Sophia-Antipolis Septembre 2005 Solution retenue : comparaison

GDR IFS Sophia-Antipolis Septembre 2005 Déformations parasites du support de la plaque : diminution des efforts diminution de la surface Evolution de la flèche Evolution de la pression Comparaison quantitative plaque 50 mm