Développement dun modèle numérique dIFS dans le cadre découlements à grande vitesse Y. Burtschell, M. Medale, L. Meister & J. Giordano Université de Provence,

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1 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

2 GDR IFS Sophia-Antipolis 26-27 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).

3 2001. Réalisation dun premier couplage CARBUR/MARCUS 2002. Validation sur un problème de flutter (article REEF : vol 13-n°8, 2004, pp 811-830) 2003-2004. Conception dun cas test IFS instationnaire (article Shock Waves: vol 14-n°1-2, june 2005, pp 103-110) Application : amorçage de la tuyère MASCOTTE (ONERA) 2005. Etude du cri dun nouveau né : influences des vibrations du Larynx (collaboration R. Nicollas) Chronologie :

4 GDR IFS Sophia-Antipolis 26-27 Septembre 2005 Elaboration dun cas de référence ( 2003-2004) 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…

5 GDR IFS Sophia-Antipolis 26-27 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

6 GDR IFS Sophia-Antipolis 26-27 Septembre 2005 Quelle solution géométrique ?

7 GDR IFS Sophia-Antipolis 26-27 Septembre 2005 Solution non retenue Entrée Parois Structure déformable

8 GDR IFS Sophia-Antipolis 26-27 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

9 GDR IFS Sophia-Antipolis 26-27 Septembre 2005 Solution retenue : Schlieren Entrée Parois Structure déformable

10 GDR IFS Sophia-Antipolis 26-27 Septembre 2005 Comparaison simulation/expérience

11 GDR IFS Sophia-Antipolis 26-27 Septembre 2005 Comparaison simulation/expérience

12 GDR IFS Sophia-Antipolis 26-27 Septembre 2005 Comparaison simulation/expérience

13 GDR IFS Sophia-Antipolis 26-27 Septembre 2005 Comparaison simulation/expérience

14 GDR IFS Sophia-Antipolis 26-27 Septembre 2005 Comparaison simulation/expérience

15 GDR IFS Sophia-Antipolis 26-27 Septembre 2005 Evolution de la flèche Evolution de la pression Comparaison quantitative plaque 40 mm

16 GDR IFS Sophia-Antipolis 26-27 Septembre 2005 Injecteurs, Activateur de mélange Oscillations de poussée Problématique réelle ?

17 GDR IFS Sophia-Antipolis 26-27 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

18 GDR IFS Sophia-Antipolis 26-27 Septembre 2005 Optimisation informatique du couplage : –Utilisation de PALM (CERFACS, S. Buis, T. Morel) Extension du code CARBUR aux écoulements 3D Perspectives

19 GDR IFS Sophia-Antipolis 26-27 Septembre 2005

20 Stratégie de couplage MARCUS/CARBUR

21 GDR IFS Sophia-Antipolis 26-27 Septembre 2005 Solution retenue : comparaison

22 GDR IFS Sophia-Antipolis 26-27 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