Étude numérique et expérimentale des jets d'ergols cryogéniques autour d'un avion spatial et leurs conséquences sur le risque d'explosion PDF Download

Author: Jérémy Dougal
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Book Description
ArianeGroup développe un avion spatial utilisant un moteur-fusée à ergols cryogéniques dont le carburant est le méthane et le comburant l'oxygène. Cet avion est amené à vidanger du méthane en vol atmosphérique où les turboréacteurs sont en marche. Il est nécessaire de modéliser le nuage d'ergol vidangé et le risque résultant d'explosion aux abords de l'appareil. Lors de la vidange, un jet liquide cryogénique débouchant perpendiculairement à un écoulement d'air se forme. Ce type de jet est complexe à modéliser et demande des ressources informatiques importantes. Il a donc été décidé de simplifier nos calculs en développant une loi de gaz densifié évitant d'utiliser un écoulement diphasique. Peu de données expérimentales représentatives étant disponibles, la validation de nos résultats numériques a été effectuée à l'aide d'un montage expérimental fabriqué et testé en soufflerie. Ces résultats expérimentaux ont ensuite été comparés aux calculs numériques et fournissent de bons résultats. La problématique de l'allumage des mélanges gazeux créés lors de la vidange a par la suite été étudiée sur le banc LIQUIM (Laser Ignition of QUIescent Mixtures) du laboratoire. Deux études ont été menées pour des pressions initiales représentatives des pressions de vol mais avec des mélanges méthane/air synthétique comprenant soit 20 % d'O2 soit 30 % d'O2. Les limites d'inflammabilité ainsi que les énergies minimales d'inflammation ont été étudiées dans les deux cas. Des mesures de pression d'explosion et des visualisations par caméra rapide ont été mises en place pour l'air enrichi. Les résultats expérimentaux ont été comparés à des calculs numériques effectués avec GASEQ et CHEMKIN-PRO.