Effet du gaz à haute température sur l'écoulement dans les tuyères supersoniques

Abstract

Le but de ce travail consiste à élaborer un nouveau programme de calcul numérique permettant de déterminer l’effet d’utilisation des gaz de propulsion de la chambre de combustion à haute température sur les paramètres thermodynamiques et géométriques supersoniques, sur la fonction de Prandtl Meyer et de faire une application dans un divergent d’une tuyère supersonique, ainsi que sur la forme et la conception de la tuyère de type détente centrée de géométrie bidimensionnelle et axisymétrique, donnant un écoulement uniforme et parallèle à la section de sortie en utilisant la méthode des caractéristiques. Les gaz choisis pour les applications sont les molécules H2, O2, N2, CO, CO2, H2O, NH3, CH4 et l’air. Tous les paramètres dépendent de la température génératrice, de nombre de Mach et le gaz utilisé. La chaleur spécifique à pression constante varie avec la température et le gaz choisi. Le gaz est toujours considéré comme parfait. Il est calorifiquement imparfait et thermiquement parfait inférieur au seuil de dissociation des molécules. La convergence des résultats de conception dépend de la convergence du rapport des sections calculé numériquement avec celui donné par la théorie. Dans ce cas, tous les paramètres convergent d’une façon automatique vers la solution désirée. La deuxième étape consiste à faire des applications sur le choix d’un gaz permettant de donner une possibilité d’amélioration des performances des paramètres de conception des tuyères supersoniques par rapport à l’air. Trois principaux problèmes peuvent êtres résolus dans ce cas sur la base de fixer soit nombre de Mach de sortie ou masse de la tuyère ou coefficient de poussée par rapport à l’air. Un calcul de l’écart entre les paramètres thermodynamiques et de conception de la tuyère des différents gaz avec l’air est fait pour but de comparaison.