METHODES DE CALCUL D'ECOULEMENTS HYPERSONIQUES ET REACTIFS PDF Download
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Author: CHRISTOPHE.. BUET
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CALCULS D'ECOULEMENTS INSTATIONNAIRES EN DYNAMIQUE DES GAZ, UTILISANT UNE GENERALISATION D'ORDRE DEUX DE LA METHODE DE GODUNOV, C'EST-A-DIRE PAR UN SCHEMA DE TYPE VAN LEER. CE SCHEMA EST CONSIDERE POUR UN ECOULEMENT MONODIMENSIONNEL DANS LE CAS D'UN GAZ PARFAIT ET POLYTROPIQUE ET DE LA METHODE DE DIRECTIONS ALTERNEES QUI PERMET D'UTILISER CE SCHEMA POUR CALCULER DES ECOULEMENTS BIDIMENSIONNELS SUR DES DOMAINES RECTANGULAIRES. CETTE METHODE BIDIMENSIONNELLE EST ETENDUE A DES DOMAINES PLUS GENERAUX. LE SCHEMA DE VAN LEER POUR DES ECOULEMENTS MONODIMENSIONNELS EN GAZ PARFAIT EST GENERALISE AU CAS D'UN MELANGE DE GAZ REACTIFS HORS EQUILIBRE CHIMIQUE. IL EST PROPOSE UN CALCUL EXPLICITE D'UNE APPROXIMATION D'ORDRE DEUX DE LA SOLUTION FAIBLE DU PROBLEME DE RIEMANN GENERALISE POUR LES EQUATIONS DE LA DYNAMIQUE DES GAZ EN DIMENSION DEUX ET DANS LE CAS D'UN GAZ PARFAIT
Author: CHRISTOPHE.. BUET
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CALCULS D'ECOULEMENTS INSTATIONNAIRES EN DYNAMIQUE DES GAZ, UTILISANT UNE GENERALISATION D'ORDRE DEUX DE LA METHODE DE GODUNOV, C'EST-A-DIRE PAR UN SCHEMA DE TYPE VAN LEER. CE SCHEMA EST CONSIDERE POUR UN ECOULEMENT MONODIMENSIONNEL DANS LE CAS D'UN GAZ PARFAIT ET POLYTROPIQUE ET DE LA METHODE DE DIRECTIONS ALTERNEES QUI PERMET D'UTILISER CE SCHEMA POUR CALCULER DES ECOULEMENTS BIDIMENSIONNELS SUR DES DOMAINES RECTANGULAIRES. CETTE METHODE BIDIMENSIONNELLE EST ETENDUE A DES DOMAINES PLUS GENERAUX. LE SCHEMA DE VAN LEER POUR DES ECOULEMENTS MONODIMENSIONNELS EN GAZ PARFAIT EST GENERALISE AU CAS D'UN MELANGE DE GAZ REACTIFS HORS EQUILIBRE CHIMIQUE. IL EST PROPOSE UN CALCUL EXPLICITE D'UNE APPROXIMATION D'ORDRE DEUX DE LA SOLUTION FAIBLE DU PROBLEME DE RIEMANN GENERALISE POUR LES EQUATIONS DE LA DYNAMIQUE DES GAZ EN DIMENSION DEUX ET DANS LE CAS D'UN GAZ PARFAIT
Author: Marie Claude Ciccoli
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L'objet de cette thèse est la construction de méthodes de résolution efficaces pour le calcul d'écoulements hypersoniques réactifs non visqueux. On rappelle (chap. 1) les équations qui régissent un mélange gazeux hors équilibre chimique. On adopte, pour la résolution de ces équations, une approche découplée. L'approximation spatiale repose sur une formulation volumes finis-éléments finis. On construit (chap. 2) un schéma en temps implicite et on montre des calculs autour de géomètries modélisant l'avant de la navette Hermes. En résolvant les équations stationnaires de la chimie par une méthode de newton (chap. 3), on capture des écoulements proche-équilibre. Le couplage Euler-chimie est amélioré (chap. 4) par un algorithme plus robuste de calcul de la température et par la réévaluation de celle-ci entre la résolution des équations d'Euler et celle des équations de la chimie. On adapte (chap. 5) le schéma implicite au calcul d'écoulements en déséquilibre thermique, afin de voir si l'approche découplée reste efficace malgré un nombre croissant d'équations. Le calcul de la température se faisant est partir de l'équation de bilan de l'énergie, on étudie une approche homenthalpique (chap. 6) qui permet le calcul algébrique de l'énergie. Toujours dans un souci d'efficacité, on s'intéresse (chap. 7) aux techniques de décomposition de domaine, en vue de calculs sur des machines parallèles. On applique plusieurs algorithmes de décomposition au calcul d'écoulements hypersoniques réactifs (y compris avec plusieurs modèles physiques). On étudie aussi des algorithmes plus sophistiques sur un problème modèle d'advection-diffusion
Author: AGNES.. MERLO RECORBET
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Pages : 264
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DANS CE TRAVAIL, ON S'INTERESSE A LA SIMULATION NUMERIQUE D'ECOULEMENTS HYPERSONIQUES. ON ETUDIE D'UNE PART DES ECOULEMENTS STATIONNAIRES EN DESEQUILIBRE THERMOCHIMIQUE AUTOUR D'OBSTACLES OU EN TUYERE DE REVOLUTION ET D'AUTRE PART L'ECOULEMENT INSTATIONNAIRE DE LA PHASE D'AMORCAGE D'UNE TUYERE. DANS UN PREMIER CHAPITRE, NOUS RAPPELONS LA MODELISATION PHYSIQUE, UTILISEE DANS CE TRAVAIL. PAR LA SUITE, CE MEMOIRE EST ARTICULE EN TROIS PARTIES. DANS UNE PREMIERE PARTIE, ON ETUDIE LES ECOULEMENTS HYPERSONIQUES NON VISQUEUX EN DESEQUILIBRE CHIMIQUE ET THERMIQUE. ON PROPOSE DEUX APPROCHES, UNE METHODE DITE DE COUPLAGE FAIBLE ET UNE METHODE DE COUPLAGE FORT. DANS LES DEUX CAS L'APPROXIMATION SPATIALE REPOSE SUR UNE FORMULATION VOLUMES FINIS ET LE SCHEMA EN TEMPS EST IMPLICITE. LA PRECISION D'ORDRE DEUX EST OBTENUE PAR UNE METHODE MUSCL. CES METHODES SONT APPLIQUEES A LA SIMULATION D'ECOULEMENTS AUTOUR DE CORPS ARRONDIS ET DE DOUBLE-ELLIPSE. ON ETUDIE L'INFLUENCE DU DESEQUILIBRE THERMIQUE SUR LA SOLUTION ET SUR LA ROBUSTESSE DU SCHEMA. LA DEUXIEME PARTIE EST CONSACREE A L'ETUDE D'ECOULEMENTS HYPERSONIQUES VISQUEUX EN DESEQUILIBRE THERMO-CHIMIQUE. APRES AVOIR RAPPELE LA MODELISATION PHYSIQUE DU PROBLEME, ON DONNE L'EXTENSION AU CAS VISQUEUX DE LA METHODE NUMERIQUE UTILISEE DANS LA PARTIE PRECEDENTE. LA DISCRETISATION SPATIALE DES FLUX DIFFUSIFS REPOSE SUR UNE FORMULATION ELEMENTS FINIS, LE SCHEMA D'INTEGRATION EN TEMPS EST IMPLICITE. AFIN D'ETUDIER L'ECOULEMENT DANS UNE TUYERE, NOUS PRESENTONS UNE FORMULATION AXISYMETRIQUE DANS LE CADRE D'ECOULEMENTS VISQUEUX. CES METHODES PERMETTENT D'OBTENIR DES RESULTATS AUTOUR DE GEOMETRIES DE TYPE DOUBLE-ELLIPSE ET DE TUYERE. DANS UNE DERNIERE PARTIE, NOUS PRESENTONS UNE ETUDE PRELIMINAIRE CONCERNANT L'AMORCAGE D'UNE TUYERE. L'ECOULEMENT INSTATIONNAIRE SE PROPAGEANT DANS LA TUYERE EST SUPPOSE A L'EQUILIBRE CHIMIQUE ET THERMIQUE. UNE ETUDE MONODIMENSIONNELLE NOUS A PERMIS D'ADAPTER UN SOLVEUR DE ROE AU CAS D'UN MELANGE D'AIR ET D'HELIUM. NOUS PRESENTONS PAR LA SUITE LES SCHEMAS ESSENTIELLEMENT NON OSCILLATOIRES (E.N.O.) UTILISES POUR LA DISCRETISATION SPATIALE. CES SCHEMAS NOUS PERMETTENT D'ATTEINDRE DES PRECISIONS D'ORDRE TROIS. LA DISCRETISATION TEMPORELLE SE FAIT A L'AIDE D'UN SCHEMA DE RUNGE KUTTA. DES RESULTATS PRELIMINAIRES D'ORDRE UN DEUX ET TROIS SONT PRESENTES, ILS SIMULENT L'AMORCAGE D'UNE TUYERE A L'AIDE D'UN TUBE A CHOC
Author: Frédéric Thivet
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Languages : fr
Pages : 271
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La conception de véhicules spatiaux réutilisables ou d'avions transatmosphériques pose des problèmes spécifiques par rapport à la réalisation de capsules de rentrée balistiques. La pénétration à grande vitesse dans les couches denses de l'atmosphère provoque l'établissement d'ondes de choc intenses au voisinage du véhicule, qui déclenchent des phénomènes de déséquilibre chimique et thermodynamique au sein de l'air. Un modèle détaillé est proposé pour calculer les temps de relaxation vibrationnelle et décrire le couplage des déséquilibres vibrationnel et chimique. Deux méthodes de résolution des équations de Navier-Stokes sont étudiées. La première consiste à réduire le problème au modèle parabolique TVSL (thin viscous shock layer) adapte au calcul des couches de choc autour de profils convexes plans ou axisymétriques. Le problème discret obtenu par différences finies est résolu par une méthode de type Newton. La seconde consiste à utiliser la formulation aux volumes finis des équations de conservation, à calculer les flux convectifs au moyen du solveur des courbes de choc et les flux diffusifs de manière centrée. La confrontation des solutions numériques avec des mesures expérimentales réalisées dans des écoulements autour de sphères permet de valider les deux méthodes. L’influence du déséquilibre vibrationnel et des conditions pariétales sur l'écoulement autour de l'hyperboloïde équivalent à l'avion spatial hermès (ASH) est étudiée pour six points typiques de la trajectoire de rentrée. La méthode aux volumes finis permet de montrer les limites de la méthode TVSL et de simuler les écoulements dans une tuyère hypersonique et autour d'un profil schématisant la partie avant de l'ASH. Les intérêts et les limites spécifiques des méthodes de calcul utilisées sont clairement soulignes. Des conclusions précises sont proposées quant à l'influence de la physique du gaz et de sa modélisation sur les caractéristiques aérothermodynamiques d'un véhicule spatial
Author: Françoise Perrel
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La première partie de ce mémoire pose le cadre de l'étude : les principales caractéristiques des écoulements hypersoniques sont rappelées, accompagnées d'une discussion des modélisations applicables. Le modèle retenu ici est celui de l'air compose de 5 espèces en déséquilibre chimique, régi par les équations de Navier-Stokes de couche mince bidimensionnelle plane ou axisymétrique. Nous exposons la mise en œuvre numérique dans la deuxième partie. Une méthode de volumes finis est utilisée pour la discrétisation spatiale des équations : les termes de diffusion sont traités selon un schéma centre et les flux de convection selon un schéma tvd. Les termes sources, représentant les taux de production chimique, sont évalués au centre des volumes de contrôle. Un schéma totalement implicite et entièrement couple est retenu pour la discrétisation temporelle afin de limiter les contraintes sévères sur le pas de temps dues à la raideur des équations. Le système discrétisé est enfin résolu à l'aide d'une relaxation par lignes. Les résultats obtenus sont présentés dans la dernière partie. L’influence du choix du schéma numérique est d'abord étudiée en appliquant une discrétisation tvd aux équations d’Euler instationnaires pour un écoulement monodimensionnel réactif dans un tube à choc. Le calcul d'écoulements visqueux 2D sur différentes géométries (double ellipse, sphère, plaque plane et hyperboloïde) donne des résultats en bon accord avec d'autres résultats numériques et expérimentaux et montre les capacités de la méthode à simuler des écoulements complexes (tant par la géométrie que par les effets de thermochimie). Une étude paramétrique met en évidence l'influence des différentes modélisations sur la solution.
Author: Agnès Merlo
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ISBN: 9782726108376
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Languages : fr
Pages : 0
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Author: Rémy Baraille
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Languages : fr
Pages : 193
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LA THESE COMPORTE DEUX PARTIES DIFFERENTES. LA PREMIERE PARTIE DE CE TRAVAIL PRESENTE UNE METHODE A PAS FRACTIONNAIRES ADAPTEE A LA SIMULATION D'ECOULEMENTS HYPERSONIQUES REACTIFS. CETTE METHODE CONSISTE A TRAITER SEPAREMENT CHAQUE GROUPE DE TERMES AYANT UNE SIGNIFICATION PHYSIQUE PARTICULIERE. EN PARTICULIER, LES EQUATIONS D'EULER MONODIMENSIONNELLES EN COORDONNEES CYLINDRIQUES PRESENTENT, QUATRE GROUPES DE TERMES DISTINCTS: ON DIFFERENCIE LES TERMES DE CONVECTION, QUI CORRESPONDENT AU DEPLACEMENT DE LA MATIERE EN L'ABSENCE DE CHAMP DE PRESSION, LES TERMES DE PROPAGATION QUI TRAITENT DES EFFETS DE PRESSION, LES TERMES ISSUS DU CHANGEMENT DE COORDONNEES (PASSAGE EN COORDONNEES SPHERIQUES) ET DES TERMES DE PRODUCTION D'ESPECES QUI RENDENT COMPTE DU DESEQUILIBRE CHIMIQUE. ON ASSOCIE A CHACUN DE CES QUATRE GROUPES UN ALGORITHME SPECIFIQUE. DES SOLVEURS DE RIEMANN ORIGINAUX SONT ADAPTES A DES PROBLEMES NON STANDARDS (PERTE DES CRITERES CLASSIQUES D'HYPERBOLICITE AU SENS DE LAX) ET ON GERE LES TERMES DE PRODUCTION CHIMIQUE SANS CONDITION RESTRICTIVE SUR LE PAS DE TEMPS GRACE A UN SCHEMA EXPLICITE QUI RESPECTE LES CRITERES PHYSIQUES (CONSERVATION DE LA MASSE ET POSITIVITE DES FRACTIONS MASSIQUES). LA DEUXIEME PARTIE DE CE TRAVAIL CONSISTE A DEVELOPPER UN CODE DE RESOLUTION DES EQUATIONS DE NAVIER-STOKES, TENANT COMPTE DES EFFETS DU DESEQUILIBRE CHIMIQUE ET THERMIQUE, POUR DES MAILLAGES NON STRUCTURES. ON PROPOSE UNE DISCRETISATION DES OPERATEURS AXISYMETRIQUES PERMETTANT DE PRESERVER L'ORDRE DEUX EN ESPACE DU SCHEMA AVEC LA METHODE M.U.S.C.L. DE VAN LEER ET ON CONCLUT PAR LA PRESENTATION DE QUELQUES ESSAIS NUMERIQUES POUR CHACUNE DES DEUX PARTIES
Author: Jean Claudel
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Languages : fr
Pages : 117
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ON S'INTERESSE AU DEVELOPPEMENT DE METHODES NUMERIQUES APPLIQUEES A LA SIMULATION D'ECOULEMENTS SUR LES AVANT-CORPS EN REGIME SUPERSONIQUE, INCLUANT DONC LA PRESENCE D'UN CHOC. EN RAISON DE LEUR PRECISION, DES METHODES SPECTRALES SONT UTILISEES POUR DISCRETISER LA SOLUTION EN ESPACE. AFIN D'EXPLOITER AU MIEUX LES AVANTAGES DE CE TYPE DE METHODES, ON TRAVAILLE DANS UN DOMAINE OU LES INCONNUES SE COMPORTENT DE MANIERE REGULIERE. A CET EFFET, LA SURFACE DE CHOC EST PRISE EN COMPTE PAR UNE METHODE D'AJUSTEMENT DU CHOC, GRACE A LAQUELLE LE CHOC EST CONSIDERE COMME UNE FRONTIERE DU DOPMAINE DE CALCUL; ON S'EST DE PLUS BORNES A L'ETUDE DE CORPS REGULIERS (ELLIPSES) PERMETTANT L'OBTENTION D'UN MAILLAGE REGULIER. LES PROBLEMES TRAITES ADMETTENT UN ETAT STATIONNAIE UNIQUE, OBTENU COMME LA LIMITE, POUR UN TEMPS TENDANT VERS L'INFINI, D'UN SYSTEME TRAITE DE MANIERE INSTATIONNAIRE. LE BUT N'EST PAS ICI DE DECRIRE FIDELEMENT L'HISTORIQUE DE LA CONVERGENCE DE LA SOLUTION, MAIS D'ACCELERER LA RECHERCHE DE LA STATIONNARITE. ON INTRODUIT UN SCHEMA IMPLICITE COMPORTANT UNE PHASE DE STABILISATION EN DIFFERENCES FINIES QUI CONSERVE LA PRECISION SPECTRALE, TOUT EN PERMETTANT DE S'AFFRANCHIR DES CONTRAINTES DE TEMPS D'EXECUTION INFORMATIQUE INHERENTES AUX METHODES SPECTRALES POUR CETTE CLASSE DE PROBLEMES. AFIN D'EN DEFINIR LES LIMITES D'UTILISATION, CE SCHEMA EST TESTE SUR PLUSIEURS EXEMPLES TEST MONODIMENSIONNELS. IL EST ENSUITE APPLIQUE A LA RESOLUTION D'ECOULEMENTS BIDIMENSIONNELS NON VISQUEUX (EQUATIONS D'EULER) OU VISQUEUX (EQUATIONS DE NAVIER-STOKES) OU L'ON MET EN EVIDENCE SON INTERET ET SES IFFICULTES DE MISE EN UVRE
Author: D. Lemaire
Publisher:
ISBN: 9782717008531
Category :
Languages : fr
Pages : 30
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Author:
Publisher:
ISBN:
Category : Aeronautics
Languages : en
Pages : 366
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