PROPOSITION DE SUJET DE THESE Intitulé : Étude de la

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PROPOSITION DE SUJET DE THESE
Intitulé : Étude de la prévision des efforts aérodynamiques sur des
configurations nouvelles de lanceurs spatiaux
Référence : MFE-DAAP-2017-06
(à rappeler dans toute correspondance)
Laboratoire d’accueil à l’ONERA :
Branche : Mécanique des Fluides et
Energétique
Département :
Lieu (centre ONERA) :
Meudon
Aérodynamique Appliquée
Unité : Missiles Hypersonique Lanceurs
Tél. :
Responsable ONERA :
Email : [email protected]
Pierre-Elie Weiss
01.46.73.43.68
Directeur de thèse envisagé :
Nom : Sébastien Deck
Adresse : 8, rue des Vertugadins – 92190 Meudon
Tél. : 01.46.73.43.47.
Email : [email protected]
Sujet :
Dans le cadre de l'étude de lanceurs spatiaux existants ou en phase de conception, la
prévision du chargement dynamique instationnaire est particulièrement importante. En effet, les
fluctuations de pression associées aux forts courants de recirculation des zones d'écoulement
décollées se traduisent par la génération d'efforts instationnaires sur certaines parties du lanceur. Les
diverses sources d’excitation aérodynamique qui en découlent donnent alors lieu à des réponses
mécaniques de la structure potentiellement nuisibles à la charge utile. Les études antérieures sur des
configurations Ariane 5 ont permis de constater que les propriétés physiques intrinsèques de ces
phénomènes évoluent fortement en fonction du niveau de représentativité de la configuration (c-à-d le
niveau de complexité géométrique) et du régime d'écoulement considérés (subsonique, transsonique
ou supersonique).
Il convient donc de disposer d'outils capables de simuler l'écoulement turbulent compressible à haut
nombre de Reynolds autour d'une géométrie complexe de lanceur afin de déterminer l’influence des
divers effets technologiques (sauts géométriques de section, dispositifs d'attaches, sphère à hélium,
canaux d’alimentation) sur la répartition spatiale du champ de pression fluctuante.
A l'heure actuelle, l'approche ZDES permet de simuler numériquement des écoulements turbulents
avec un niveau de précision élevé. Le couplage d'une approche ZDES avec des méthodes dites de
frontières immergées (Immersed Boundary Methods) permet de réduire significativement le temps
dévolu à l’étape de discrétisation des éléments technologiques du lanceur au sein de maillages
structurés. Ces méthodes permettent, via l’emploi de forces de volume, de distinguer le corps
considéré du fluide dans lequel il est immergé et ce au sein d’un domaine de calcul généré
automatiquement. L'emploi d'une telle stratégie nécessite de développer une procédure de
reconstruction des efforts instationnaires au niveau des cellules du maillage sur lesquels le terme
source imposé reproduit l'effet d'une paroi dans l'écoulement.
Cette thèse à caractère numérique s’inscrit donc précisément dans le cadre de la reconstruction du
chargement dynamique instationnaire sur des configurations de lanceurs de type Ariane. Une partie
importante du travail sera dédiée au développement des méthodes numériques de reconstruction
pariétale en régime compressible en vue de l’évaluation des effets technologiques sur des
GEN-F160-7 (GEN-SCI-029)
configurations réalistes de lanceurs spatiaux réutilisables ou non tels qu'Ariane 6.
Collaborations extérieures : Cette thèse sera cofinancée par le CNES.
Contact CNES: Hadrien Lambaré ([email protected])
PROFIL DU CANDIDAT
Formation : Master ou école d’ingénieur aéronautique + master
GEN-F160-7 (GEN-SCI-029)