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Institut Supérieur de l'Aéronautique et de l'Espace
/ 16-12-2014
Gazanion Bertrand
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Ce travail s’inscrit dans le cadre de la prévision des oscillations de pression interne des moteurs
à propergol solide. Il consiste à étudier la transition laminaire-turbulent de l’écoulement interne,
modélisé par celui dans un conduit cylindrique à paroi débitante, et son lien avec l’instabilité
naturelle de cet écoulement, le Vortex Shedding Pariétal (VSP). La démarche s’est organisée en
trois temps. Des mesures antérieures sur un montage gaz froid, reproduisant l’écoulement modèle,
sont analysées afin de mettre en évidence la transition laminaire-turbulent. Cette transition est
ensuite imposée dans des simulations URANS afin de permettre l’étude de son influence sur les
modes VSP. Enfin, une approche LES est mise en place pour simuler le développement de la
transition dans les conditions de l’expérience ; dans ce but, une stratégie de perturbation spatiale
de l’écoulement est utilisée. Cette étude met en avant quatre résultats principaux. La transition
laminaire-turbulent découle de l’amplification spatiale des modes VSP. La simulation de ce processus
met en évidence une forte influence de la perturbation numérique ajoutée à l’écoulement. D’autre
part, les simulations URANS montrent que la transition réduit l’amplification des modes VSP et
les oscillations de pression interne résultantes. Le rôle de la transition dans l’absence d’oscillations
de pression lorsque le domaine a un grand rapport d’aspect, jusqu’alors supposé dans la littérature,
est ainsi confirmé. Une particularité importante de cette transition est qu’elle dépend de la position
radiale, l’écoulement étant turbulent près de la paroi débitante et laminaire au cœur.
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