Post on 04-Apr-2015
Développement d’un modèle numérique d’IFS dans le cadre d’écoulements 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 26-27 Septembre 2005
Interaction fluide/structure : objectifs & approche
Développer et valider un modèle numérique d’interaction fluide/structure pour des écoulements hyper-enthalpiques :– Tuyères de moteur fusée– Engins spatiaux– Réacteur (Scramjet)
Déformations, Perturbations de l’écoulement, Résonances…
Approche basée sur le couplage de codes autonomes et dédiés :– MARCUS (structure, Marc Medale)– CARBUR (fluide, Yves Burtschell).
2001. Réalisation d’un premier couplage CARBUR/MARCUS
2002. Validation sur un problème de flutter
(article REEF : vol 13-n°8, 2004, pp 811-830)
2003-2004. Conception d’un 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 d’un nouveau né : influences des vibrations du Larynx (collaboration R. Nicollas)
Chronologie :
GDR IFS Sophia-Antipolis 26-27 Septembre 2005
Elaboration d’un cas de référence (2003-2004)
Pourquoi ?– Pas de cas test transitoire/instationnaire– Pas de cas test fluide visqueux– Pas ou peu d’étude expérimentale disponible
Or la validation de notre modèle est primordiale dans ces cas précis : – Amorçage d’une tuyère– Rentrée atmosphérique…
GDR IFS Sophia-Antipolis 26-27 Septembre 2005
Elaboration d’un 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
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Quelle solution géométrique ?
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Solution non retenue
Entrée
Parois
Parois
Par
ois
Structure déformable
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Conditions d’entrée : 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
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Solution retenue : Schlieren
Entrée
Parois
Parois
Par
ois Structure déformable
GDR IFS Sophia-Antipolis 26-27 Septembre 2005
Comparaison simulation/expérience
GDR IFS Sophia-Antipolis 26-27 Septembre 2005
Comparaison simulation/expérience
GDR IFS Sophia-Antipolis 26-27 Septembre 2005
Comparaison simulation/expérience
GDR IFS Sophia-Antipolis 26-27 Septembre 2005
Comparaison simulation/expérience
GDR IFS Sophia-Antipolis 26-27 Septembre 2005
Comparaison simulation/expérience
GDR IFS Sophia-Antipolis 26-27 Septembre 2005
Evolution de la flèche Evolution de la pression
Comparaison quantitative plaque 40 mm
GDR IFS Sophia-Antipolis 26-27 Septembre 2005
Injecteurs,
Activateur de mélange
Oscillations
de poussée
Problématique réelle ?
GDR IFS Sophia-Antipolis 26-27 Septembre 2005
• Outil numérique d’IFS : – Validé sur un problème de flutter
– Validé pour aborder des problèmes d’IFS instationnaires
– Applicable à des écoulements réactifs à grande vitesse
• Apport d’un cas de référence utile aux développements de codes IFS – Code Rocstar, CSAR Illinois
Synthèse & Perspectives
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
GDR IFS Sophia-Antipolis 26-27 Septembre 2005
GDR IFS Sophia-Antipolis 26-27 Septembre 2005
Stratégie de couplage MARCUS/CARBUR
GDR IFS Sophia-Antipolis 26-27 Septembre 2005
Solution retenue : comparaison
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