Abstract FR:

Cette thèse concerne le décollement d'écoulements turbulents, susceptibles de survenir dans les tuyères supersoniques fonctionnant en régime surdétendu. L'étude de ce phénomène, instable, parfois destructeur, est rendue d'autant plus d'actualité par la volonté d'augmenter la puissance des lanceurs et le rapport d'aires de leurs tuyères. Dans une première partie, les modèles de turbulence utilisés ici pour fermer les équations de Navier-Stokes moyennées sont présentés. Ces modèles sont ensuite validés dans le cas de deux écoulements académiques simples, mettant en jeu des qualités nécessaires à la description correcte des écoulements de tuyère en détente (plaque plane, jets coaxiaux). La seconde partie envisage d'abord un écoulement en tuyère plane bidimensionnelle à double col (S8Ch-b) donnant lieu, éventuellement, à un décollement dissymétrique. L'influence de plusieurs paramètres sur cette (dis)symétrie y est analysée (couches limites amont, conditions de sortie. . . ) et le rôle déterminant des conditions initiales et des phénomènes transitoires y est souligné (type d'amorçage choisi. . . ). Un second volet est ensuite consacré au décollement libre dans une tuyère idéale tronquée (LEA-TIC) et montre l'existence, sur une gamme de bas rapports de pressions, d'une recirculation en aval du disque de Mach. Pour les grands rapports de pressions, la taille du culot influence le débit de fluide extérieur aspiré dans le divergent et peut affecter également la position du point de décollement. Dans le dernier volet, les phénomènes d'hystérésis et de transition entre décollement libre et restreint dans une tuyère optimisée (LEA-TOC) sont reproduits. Un phénomène quasi cyclique d'ouverture-fermeture de la zone de recirculation caractéristique du décollement restreint est enfin décrit. Il induit une grande excursion de la ligne de décollement ainsi que des variations temporelles de pression localement très importantes, représentant un danger potentiel pour la structure du divergent.