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Résumé

Ce projet de recherche traite des problèmes de stabilisation de flamme dans les moteurs cryotechniques à haute pression. La stabilisation de flamme dans un moteur fusée est un problème critique, la moindre instabilité pouvant causer d’importants dégâts voire amener à la destruction complète du moteur et de la charge transportée par le lanceur. Les moteurs (Vulcain 2 et Vinci) des deux étages d’Ariane 5, et dans l’avenir Ariane 6, utilisent le couple d’ergol hydrogène/oxygène. Une des caractéristiques de ce couple d’ergol est sa très grande impulsion spécifique. La performance d’un lanceur est directement liée au rapport de la charge utile à la charge d’ergol nécessaire. Pour des raisons d’encombrement les ergols sont stockés à des températures de l’ordre de quelques dizaines de Kelvin et lorsqu’ils sont injectés dans la chambre de combustion brulent en dégageant une énorme quantité d’énergie amenant à des températures de l’ordre de 3500K. Afin de prédire les transferts thermiques entre la flamme, les injecteurs et les ergols froids, la Simulation aux Grandes Echelles (‘Large Eddy Simulation’) permettant de capturer les phénomènes instationnaires de l’écoulement fluide est couplé à un solveur thermique pour les injecteurs. Cette approche est validée sur un cas expérimental basse pression étudiée à l’école Centrale Paris, puis une configuration académique permet de mettre en évidence les phénomènes d’interaction flamme-paroi à haute pression. Enfin une configuration représentative d’un injecteur coaxial de moteur fusée permet d’évaluer la structure et les mécanismes de stabilisation d’une flamme cryotechnique, les flux thermiques et la température dans l’injecteur.

Jury

Pascale DOMINGO            CORIA Rouen                         Rapporteur
Thierry SCHULLER            Ecole Centrale Paris                Rapporteur
Richard SAUREL               Polytech Marseille                    Examinateur
Dany ESCUDIE                 INSA Lyon                               Examinateur
Bénédicte CUENOT           CERFACS                               Directrice de thèse
Laurent SELLE                   IMFT                                       Co-encadrant de thèse
Didier SAUCEREAU          SNECMA                                 Invité
Marie THERON                  CNES                                      Invitée