Abstract FR:

Ce travail s'inscrit dans le cadre de recherches sur les méthodes de prévision numérique du comportement de mélanges de fluides compressibles en régime turbulent, avec ou sans réaction chimique. Les objectifs visés sont notamment la prédiction des écoulements dans les moteurs à foyer continu, en aéronautique. La méthode développée est bâtie sur une discrétisation élément fini/volume fini des équations de Navier-Stokes moyennées, sur des maillages non-structures en deux et trois dimensions d'espace. Elle a servi de support au test de diverses techniques numériques, pour former un ensemble cohérent, précis et suffisamment robuste. Ainsi les flux convectifs peuvent être évalués par un schéma volume fini MUSCL ou ENO et la discrétisation en temps est explicite ou implicite linéarisée, couplée à des méthodes de résolution de systèmes linéaires preconditionnées. Les termes diffusifs sont discrétisés par une méthode élément fini de Galerkin. Les effets de la turbulence sont pris en compte par un modèle k- incluant des corrections pour la compressibilité. Un nombre variable d'espèce peut être transporté, avec variation des propriétés thermodynamiques en fonction de la température, mais une hypothèse gaz parfait a été adoptée pour chacun des constituants du mélange. Enfin, les effets de cinétique chimique peuvent être évalués avec un modèle Arrhenius ou un modèle Eddy Break-Up. De nombreuses configurations d'écoulement sont ensuite testées. Ainsi des tubes à choc mono et multi-espèces, un cas de détonation et l'instabilité de Richtmyer-Meshkov ont été comparées aux données théoriques ou à d'autres résultats numériques. Une tuyère transsonique est ensuite présentée, suivie par des injections transverses dans des écoulements supersoniques. Le dernier cas présente est la combustion d'un jet d'hydrogène dans un écoulement annulaire d'air vicié à haute température. Ces simulations recouvrent une bonne partie des écoulements que l'on rencontre localement dans des foyers de combustion supersonique et mettent en évidence le bon comportement de la méthode numérique.