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Languages: French
Types: Article
Subjects: Stabilité hydrodynamique, Instabilité pariétale, Instabilité non-linéaire, Effets non-parallèles, Ecoulement de Taylor, Moteur à propergol solide, Couplage aéroacoustique, 532
L'objectif de cette thèse est de permettre une meilleure compréhension du mécanisme physique supposé être à la source d'un couplage aéroacoustique survenant dans les moteurs à propergol solide tels que ceux du lanceur Ariane 5. Le phénomène est une instabilité, dite "pariétale", particulière aux écoulements en conduite induits par injection pariétale. Des analyses linéaires sont d'abord menées sur une solution analytique auto-semblable des équations d'Euler qui indiquent la présence d'ondes instables convectives spatialement amplifiées vers l'aval selon un mécanisme non visqueux lié à la courbure des lignes de courant. Les résultats sont favorablement comparés à ceux obtenus expérimentalement. Des écoulements plus proches de ceux des moteurs à propergol solide sont ensuite étudiés avec la prise en compte de géométries plus complexes et d'effets de compressibilité. Puis, des développements non linéaires sont proposés par application de la théorie de la stabilité secondaire et par recherche d'états quasi-saturés selon une forme spécifique de ces écoulements linéairement accélérés, retrouvée par simulation numérique directe. Enfin, la place de l'instabilité pariétale dans la boucle d'interactions conduisant au couplage aéroacoustique est discutée, ainsi que les pistes possibles de prédiction de ce dernier. The purpose of this thesis is the understanding of a physical mechanism which is believed to cause an aeroacoustic coupling in solid propellant motors such as those of the launcher Ariane 5. The phenomenon is a so-called "parietal" instability occurring in injection induced channel flows. Firstly, linear analyses are applied to an analytical self-similar solution of the Euler equations. They show the existence of convective unstable waves spatially amplified by an inviscid mechanism originating from the streamlines curvature. Results compares well to experimental material. Flows closer to those in solid propellant motors are then studied by taking into account more complex geometries and compressibility effects. Secondly, some insights are given about the nonlinear evolution thanks to the secondary instability theory and thanks to computations of quasi-saturated states specific to linearly accelerated flows. A good agreement is obtained between the latter and direct numerical simulations. Finally, the role of the parietal instability inside the interaction loop leading to aeroacoustic coupling is discussed together with the ways of predicting the latter.
  • No references.
  • No related research data.
  • No similar publications.

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