Cerfacs Enter the world of high performance ...

Les lanceurs modernes utilisent des moteurs à propulsion solide et des moteurs à propulsion liquide. Les deux systèmes ont des fonctionnements très différents mais sont tous les deux confrontés à des problématiques liées à la combustion: l'allumage, les instabilités hydrodynamiques et acoustiques, la turbulence et la combustion turbulente, la thermique, sont des phénomènes critiques pour la conception. Ces phénomènes très complexes et couplés entre eux sont extrêmement difficiles à maîtriser de façon empirique, et le recours à la simulation est devenu systématique pour le développement des nouveaux moteurs.

Dans ce contexte, le CERFACS développe un outil de simulation CFD dédié à la propulsion spatiale (AVBP-GR). La spécificité de cet outil est de décrire la turbulence et la combustion turbulente par une approche « Simulation aux Grandes Echelles » (SGE) qui réalise un compromis optimal entre précision et coût de calcul. La SGE permet de reproduire la turbulence instationnaire et tous les phénomènes transitoires des moteurs fusée en conditions réelles. Une autre spécificité est la prise en compte d'une thermodynamique dite « Gaz Réels », qui caractérise les fluides en conditions supercritiques rencontrées à l'injection dans les moteurs à propulsion liquide.

Le CERFACS utilise AVBP-GR pour simuler l'allumage, la stratification en température, et les instabilités dans les chambres de combustion des moteurs à propulsion liquide. AVBP est également appliqué à l'étude des oscillations de poussée observées dans les moteurs à propulsion solide.  Afin de prendre en compte le couplage des différents phénomènes physiques, des simulations couplées avec un code de thermique (AVTP) ou de mécanique des structures (MARC) sont également réalisées.