Soutenances de thèses :

Le 07 décembre 2012 à 11:00 - Cerfacs

Présentée par Richard Julien - Safran HERAKLES

Développement d'une chaine de calcul pour les interactions fluide-structure et application aux instabilités aéro-acoustiques d'un moteur à propergol solide

Directeur de thèse : Franck Nicoud

Jury :
Franck NICOUD, Professeur, Institut de Mathématiques et de Modélisation de Montpellier, Directeur de thèse
Christophe BAILLY, Professeur, Ecole Centrale de Lyon, Rapporteur
Emmanuel LEFRANçOIS, Maitre de Conférence, Université de Technologie de Compiègne, Rapporteur
Francois VUILLOT, Ingénieur de Recherche, Onera, Examinateur
Jerôme ANTHOINE, Docteur, Onera, Examinateur
Boniface NKONGA, Professeur, Laboratoire J.A. Dieudonné UMR CNRS 7351, Examinateur
Gabriel STAFFELBACH, Docteur, CERFACS, CoDirecteur de thèse
Daniele DI PIETRO, PR, Université Montpellier 2, Examinateur

Résumé : Les moteurs à propergol solide sont parfois le siège d'instabilités aéroacoustiques résultant d'un couplage entre l'hydrodynamique des gaz brûlés et les modes acoustiques de la chambre de combustion. Ces instabilités se traduisent par de fortes Oscillations de Pression (ODP) dans la chambre de combustion du moteur. Ces ODP entrainent des vibrations de la structure, qui si elles venaient à dépasser certains niveaux pourraient nuire à la charge utile. Au vu du coût d'un essai, il est important de disposer d'outils permettant de prédire l'apparition de ces instabilités au moment de la conception. L'objectif de cette thèse est en premier lieu la mise au point d'une chaîne de couplage permettant d'évaluer l'impact des interactions fluide-structure sur l'amplitude des oscillations aéroacoustiques présentes au sein du propulseur. Une attention particulière est portée à l'algorithme de couplage entre les solveurs fluide et solide afin d'assurer une bonne conservation de l'énergie à l'interface fluide-structure, point clé dans l'étude d'instabilités. La chaine numérique ainsi conçue est appliquée à une configuration réduite du moteur à propergol solide d'Ariane 5 dans le cadre de deux études. La première porte sur l'impact des vibrations de la structure sur les d'instabilités aéroacoustiques. L'effet d'un croisement de fréquences des modes propres longitudinaux de la structure et un des modes acoustiques de la chambre de combustion est traité. La seconde étude s'intéresse à l'effet des battements des protections thermiques du propulseur dans l'écoulement. Une structuration de l'écoulement et un net renforcement des ODP sont mis en évidence.