Conception à haute température des tuyères supersoniques type annulaire

Abstract

Le but de ce travail est concevoir un nouveau concept de tuyère axisymétrique annulaire par l’intermédiaire d’un solveur numérique basé sur la méthode des caractéristiques à haute température, inférieure au seuil de dissociation des molécules. Dans ce cas les chaleurs spécifiques varient avec l’évolution de la température. La différence donnée par le modèle du gaz parfait par rapport à notre modèle à haute température est présentée. La nouvelle tuyère CAN (Cylindrical Annular Nozzle), possède un corps central cylindrique et une paroi externe qui donne un écoulement uniforme et parallèle à la sortie de la tuyère. L’intérêt de la nouvelle conception est d’améliorer les performances en l’occurrence son nombre de Mach de sortie, sa masse et son coefficient de poussée. La comparaison des résultats est faite avec la tuyère MLN (Minimum Length Nozzle) vu qu’elle est très utilisée jusqu’à présent dans la majorité de la construction aérospatiale, elle possède aussi les meilleures performances par rapport aux autres types de tuyères supersoniques existantes. On trouve une infinité de forme en fonction du choix des valeurs du nombre de Mach de sortie et de la température génératrice. Le système d’équations régissant cet écoulement est résolu à l’aide de la méthode des volumes finis, en utilisant un modèle à deux équations de transport (SST Menter), sur un maillage structuré Multi-blocs. L’approche CFD porte sur l’analyse physique des écoulements compressibles supersoniques dans les tuyères MLN et CAN en régime sur-détente, cette approche met en évidence l’existence et l’interaction de plusieurs phénomènes physiques très complexes peuvent considérablement influer sur les performances et la fiabilité des tuyères propulsives. La tuyère CAN assure un décollement contrôlé et symétrique, par conséquence des charges latérales de faible intensité et les niveaux de fluctuations moins importants par rapport à la tuyère MLN.