PROPOSITION DE SUJET DE THESE Intitulé : Freinage

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PROPOSITION DE SUJET DE THESE
Intitulé : Freinage MHD pour le rentrée atmosphérique
Référence : PHY-DMPH-2017-08
(à rappeler dans toute correspondance)
Laboratoire d’accueil à l’ONERA :
Branche : Physique
Lieu (centre ONERA) :
Palaiseau
Département : Mesures physiques
Unité : Foudre, Plasmas et Applications
Tél. : 01 80 38 60 71
Responsable ONERA : Julien Labaune
Email : [email protected]
Directeur de thèse envisagé :
Nom :
Adresse :
Tél. :
Email :
Sujet : L'ONERA possède un savoir-faire dans
l'étude des plasmas, tant au niveau expérimental
que sur le plan de la simulation. Les plasmas sont
de plus en plus utilisés dans l'aérospatial pour des
applications telles que la combustion ou
l'aérodynamique, voire la dépollution. Une voie
intéressante de cette physique est l'étude de
l'interaction entre le champ magnétique et
l'écoulement d'un plasma. Ce type de modélisation
est la magnétohydrodynamique. Pour que les
effets soient importants, il faut à la fois une vitesse
importante et un plasma ayant une densité en
électron importante.
Un cas concret, qui présente ces deux propriétés,
est l'écoulement du gaz autour d'un corps lors de
la rentrée atmosphérique. La friction entre l'objet et
l'air raréfié va produire un plasma thermique aux
environs de 7000 K. En ajoutant un champ
magnétique au niveau de la paroi, il sera possible
d'appliquer des forces sur l'écoulement et de
modifier sa forme. Ces nouvelles forces auront des
conséquences sur la traînée de l'objet et donc sur
son ralentissement. En haute atmosphère, la
physique se complexifie car l'écoulement est hors
équilibre et la fréquence de collision ne permet
plus d'utiliser la loi d'Ohm classique. La partie
électrique nécessite l'utilisation de la loi d'Ohm
généralisée où la conductivité électrique n'est plus
un scalaire mais un tenseur.
L'image présente, dans le cas d'une simulation
simplifiée, le champ de vitesse autour de l'objet
avec et sans champ magnétique. La distance
entre l'onde de choc et la paroi de l'objet est
modifiée. Les lignes blanches sont les lignes de
courant de Hall provenant de l'aspect tensoriel de
la conductivité.
L'objectif de cette thèse est de modéliser ces
écoulements
dans
le
cas
de
rentrée
atmosphérique pour évaluer l'impact produit sur la
traînée. Une compréhension fine de la physique
sera nécessaire pour inclure les phénomènes
principaux dans la simulation. Ces phénomènes
sont une chimie plasma dépendant de la
température, le déséquilibre induit, la résolution
des courants électriques induits, le rayonnement,
…
GEN-F160-7 (GEN-SCI-029)
Plusieurs équipes travaillent de manière
expérimentale sur le sujet. L'étudiant devra
comparer ses résultats à ceux-ci pour valider la
pertinence de la modélisation. Suite à cela, une
évaluation de la modification de la traînée dans
un cas concret devra être réalisée. Ce type de
freinage pourra être envisagé dans le cas
d'entrée martienne.
Cette thèse sera principalement numérique.
L'étudiant devra modifier et développer des codes
en Fortran, Python et en C. Le sujet se base sur
des équations relativement complexes et une
partie analytique sera nécessaire à la
compréhension des phénomènes. Un esprit
curieux pour l'étude de physique sera
indispensable.
Collaborations extérieures :
PROFIL DU CANDIDAT
Formation : Ecole ingénieur + master 2
Spécificités souhaitées :
GEN-F160-7 (GEN-SCI-029)