Étude numérique et expérimentale des jets d'ergols cryogéniques autour d'un avion spatial et leurs conséquences sur le risque d'explosion

ArianeGroup développe un avion spatial utilisant un moteur-fusée à ergols cryogéniques dont le carburant est le méthane et le comburant l oxygène. Cet avion est amené à vidanger du méthane en vol atmosphérique où les turboréacteurs sont en marche. Il est nécessaire de modéliser le nuage d ergol vida...

Celý popis

Uloženo v:
Podrobná bibliografie
Hlavní autor: Dougal, Jérémy, 1993-
Další autoři: Gillard, Philippe, 19..-...., auteur en génie des procédés (Vedoucí práce, Oponent), William-Louis, Mame Jean Pierre, 19..- (Vedoucí práce, Oponent), Sochet, Isabelle, 19..-...., chercheuse en risques industriels (Oponent), Bellenoue, Marc, 19..-...., chercheur en structures de flamme et combustion (Oponent), Monnoyer de Galland, François, 1956- (Oponent)
Médium: Thèse numérique
Jazyk:Français
Vydáno: 2019.
Témata:
On-line přístup:Accès au texte intégral
https://theses.univ-orleans.fr/public/2019ORLE3035_va.pdf
http://www.theses.fr/2019ORLE3035/abes
https://theses.hal.science/tel-03128879
Poznámka: Titre provenant de l'écran-titre
Ecole(s) Doctorale(s) : École doctorale Énergie, Matériaux, Sciences de la Terre et de l'Univers (Centre-Val de Loire ; 2012-....)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire Pluridisciplinaire de recherche en ingénierie des systèmes, mécanique et énergétique (Orléans ; 2008-....) (Laboratoire)
Autre(s) contribution(s) : Isabelle Sochet (Président du jury) ; Philippe Gillard, Mame Jean Pierre William-Louis, Isabelle Sochet, Marc Bellenoue, François Monnoyer de Galland, Jean Philippe Dutheil, Yoan Boué (Membre(s) du jury) ; Marc Bellenoue, François Monnoyer de Galland (Rapporteur(s))
Autres localisations: Voir dans le Sudoc
Variante du titre:Numerical and experimental study of liquid cryogenic jets around a space plane and their consequences on the explosion risk
LEADER 06004nam a22004337a 4500
001 836383
008 210202s2019 xxe ||| |||| 00| 0 fre d
009 PPN253112516
041 0 |a fre  |b fre  |b eng 
082 |a 621.4 
084 |a 620 
100 1 |a Dougal, Jérémy,  |d 1993- 
240 1 0 |a Numerical and experimental study of liquid cryogenic jets around a space plane and their consequences on the explosion risk 
245 1 0 |a Étude numérique et expérimentale des jets d'ergols cryogéniques autour d'un avion spatial et leurs conséquences sur le risque d'explosion   |c Jérémy Dougal ; sous la direction de Philippe Gillard et de Mame Jean Pierre William-Louis. 
256 |a Données textuelles 
260 |c 2019. 
500 |a Titre provenant de l'écran-titre 
500 |a Ecole(s) Doctorale(s) : École doctorale Énergie, Matériaux, Sciences de la Terre et de l'Univers (Centre-Val de Loire ; 2012-....) 
500 |a Partenaire(s) de recherche : Laboratoire Pluridisciplinaire de recherche en ingénierie des systèmes, mécanique et énergétique (Orléans ; 2008-....) (Laboratoire) 
500 |a Autre(s) contribution(s) : Isabelle Sochet (Président du jury) ; Philippe Gillard, Mame Jean Pierre William-Louis, Isabelle Sochet, Marc Bellenoue, François Monnoyer de Galland, Jean Philippe Dutheil, Yoan Boué (Membre(s) du jury) ; Marc Bellenoue, François Monnoyer de Galland (Rapporteur(s)) 
502 |a Thèse de doctorat. Energétique. Orléans. 2019 
520 |a ArianeGroup développe un avion spatial utilisant un moteur-fusée à ergols cryogéniques dont le carburant est le méthane et le comburant l oxygène. Cet avion est amené à vidanger du méthane en vol atmosphérique où les turboréacteurs sont en marche. Il est nécessaire de modéliser le nuage d ergol vidangé et le risque résultant d explosion aux abords de l appareil. Lors de la vidange, un jet liquide cryogénique débouchant perpendiculairement à un écoulement d air se forme. Ce type de jet est complexe à modéliser et demande des ressources informatiques importantes. Il a donc été décidé de simplifier nos calculs en développant une loi de gaz densifié évitant d utiliser un écoulement diphasique. Peu de données expérimentales représentatives étant disponibles, la validation de nos résultats numériques a été effectuée à l aide d un montage expérimental fabriqué et testé en soufflerie. Ces résultats expérimentaux ont ensuite été comparés aux calculs numériques et fournissent de bons résultats. La problématique de l allumage des mélanges gazeux créés lors de la vidange a par la suite été étudiée sur le banc LIQUIM (Laser Ignition of QUIescent Mixtures) du laboratoire. Deux études ont été menées pour des pressions initiales représentatives des pressions de vol mais avec des mélanges méthane/air synthétique comprenant soit 20 % d O2 soit 30 % d O2. Les limites d inflammabilité ainsi que les énergies minimales d inflammation ont été étudiées dans les deux cas. Des mesures de pression d explosion et des visualisations par caméra rapide ont été mises en place pour l air enrichi. Les résultats expérimentaux ont été comparés à des calculs numériques effectués avec GASEQ et CHEMKIN-PRO. 
520 |a ArianeGroup is developing new vehicles using innovative propulsion systems. One of them is a Spaceplane equipped with a rocket engine running with cryogenic methane and oxygen. During the atmospheric flight, rocket propellants can be dumped whereas turbojets are functioning. The gaseous cloud and the resulting explosion risk must be assessed. The draining leads to the formation of a cryogenic liquid jet in an air crossflow. The modeling of these jets is complex and requires consequently heavy computing resources. This aspect and the lack of representative experimental data guided us toward an approach without multiphasic flows. A densified gas law has thus been implemented. A wind tunnel experimental bench was developed and tested to validate the numerical model. For security reasons, liquid nitrogen was preferred over liquid methane. The experimental results were compared to the numerical ones with reasonable agreement which confirms hypothesis of our model. The ignition of the gaseous mixtures produced by the in-flight draining was then studied. The LIQUIM (Laser Ignition of QUIescent Mixtures) test bench was used for two different studies. Both were done with initial pressures representative of the flight conditions but the first one used air mixtures with 20 % of dioxygen and the second one with 30 % of dioxygen. The flammability limits and the minimal ignition energies were calculated in both cases. Explosion pressure and high-speed camera measurements were added for oxygen enriched mixtures. Experimental results were compared to simulations from GASEQ and CHEMKIN-PRO software. 
538 |a Configuration requise : un logiciel capable de lire un fichier au format : PDF 
650 |a Navettes spatiales 
650 |a Cryotechnique 
650 |a Méthane 
650 |a Thèses et écrits académiques 
700 1 |a Gillard, Philippe,  |d 19..-....,  |c auteur en génie des procédés.  |4 ths  |4 opn 
700 1 |a William-Louis, Mame Jean Pierre,  |d 19..-  |4 ths  |4 opn 
700 1 |a Sochet, Isabelle,  |d 19..-....,  |c chercheuse en risques industriels.  |4 opn 
700 1 |a Bellenoue, Marc,  |d 19..-....,  |c chercheur en structures de flamme et combustion.  |4 opn 
700 1 |a Monnoyer de Galland, François,  |d 1956-  |4 opn 
710 2 |a Université d'Orléans.  |4 dgg 
856 4 |q PDF  |s 37321861  |u http://www.theses.fr/2019ORLE3035/document  |z Accès au texte intégral 
856 4 |u https://theses.univ-orleans.fr/public/2019ORLE3035_va.pdf 
856 4 |u http://www.theses.fr/2019ORLE3035/abes 
856 4 |u https://theses.hal.science/tel-03128879 
997 |0 836383  |1 Thèse numérique  |a Ressource numérique  |b INSA  |b ENSA  |c 0/Bibliothèque numérique/  |c 1/Bibliothèque numérique/Autre ressource numérique/