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Submitted on 29 May 2008
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Instabilités couplées à haute fréquence dans les moteurs
- fusées à ergols liquides : étude du couplage chambre de
combustion/système d’alimentation
Massimiliano de Benedictis
To cite this version:
Massimiliano de Benedictis. Instabilités couplées à haute fréquence dans les moteurs - fusées à ergols liquides : étude du couplage chambre de combustion/système d’alimentation. Physique des Hautes Energies - Expérience [hep-ex]. Université de Poitiers, 2007. Français. �tel-00283229�
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Vitesse du gaz et des gouttes en fonction de t/ττττe
à la pression de 20 bar 0 50 100 150 200 250 300 350 400 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 t/ττττe V it te s s e [ m /s ] Vg Vl Vl_inf Vl_sup
Vitesses du gaz et des gouttes en fonction de t/ττττe
à la pression de 40 bar 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 t/ττττe V it te s s e [ m /s ] Vg Vl Vl_inf Vl_sup
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Vitesses du gaz et des gouttes en fonction de x/L à la pression de 20 bar 0 50 100 150 200 250 300 350 400 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 x/Le V it te s s e [ m /s ] Vg Vl Vl_inf Vl_sup
Vitesses du gaz et des gouttes en fonction de x/L à la pression de 40 bar 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 x/Le V it te s s e [ m /s ] Vg Vl Vl_inf Vl_sup
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Longueur de vaporisation fonction de a>3,16, à P=40 bar
0,0E+00 5,0E-02 1,0E-01 1,5E-01 2,0E-01 2,5E-01 3,0E-01 3,5E-01 4,0E-01 4,5E-01 5,0E-01 0 5 10 15 20 25 30 a (=ττττe/ττττR) L e [ m ] %*+ 0DN E "/ %* *+ K /+ K$ / / $ / τ, H / $ $ " # 9τn oo : # $ + " # " " # # # " " # C " # " ! * 9 : # 9 * : # "
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Pression tube en fonction de la fréquence d'exitation
0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 x/l A m p li tu d e d e p re s s io n a d im e n s io n n é e f=0 f=5 f=20 f=40 f=60 f=80 f=100 %*+ )DN E $+ ?*$ / + / K ! $*FK* L M+ $ +MG* J @ $K$ / H
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Amplitude de pression en fonction de la fréquence d'excitation 1 10 100 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Freqence [Hz] A m p li tu d e d e p re s s io n a d im e n s io n n é e CalculThéorie %*+ )DP E ' ! $* 'K@ 'K! !* $*K$ / + / / $ / !K +MG* H / # " T + C $ # * $ $ X B $ $ #
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2ème mode : fréquence de 50 Hz
0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 Longueur adimensionnsée (x/l) A m p li tu d e d e p re s s io n a d im e n s io n n é e Calcul Théorie
4ème mode : fréquence de 100 Hz
0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 Longueur adimensionnée (x/l) A m p li tu d e d e p re s s io n a d im e n s io n n é e Calcul Théorie 1er mode : fréquence de 25 Hz
0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 Longueur adimensionnsée (x/l) A m p li tu d e d e p re s s io n a d im e n s io n n é e Calcul Théorie
3ème mode : fréquence de 75 Hz
0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 Longueur adimensionnée (x/l) A m p li tu d e d e p re s s io n a d im e n s io n n é e Calcul Théorie %*+ )DQ E, # # "
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Γ Σ Γ − Γ ⋅ Σ − Γ ⋅ Γ Σ Γ − Γ ⋅ Σ − Γ = \ \ \ 5 \ 5 ' ' 9 : " ; * # . * . 5C H +.+ ! = = % % 5 \ ' \ 9 : / # 9 : 9 : !% = \ 5 \ 5 \ \ ' ' % % % % % % % % 9 &: " # " 9 &:C # $ . > C $ $ " ! % = Γ ⋅ Γ + Γ ⋅ Σ ⋅ Σ Γ 9 7: H $ 9 7:C ; * ! # # ! = Γ ⋅ Γ = Γ ⋅ Γ % % 9 %: ; # ! % = + Γ ⋅ Γ ⋅ Σ Σ 1 1 9 : 3 * $ !
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Γ = Γ + −Γ 9 : !( )
Γ = Γ − −Γ 9 : 8 # " $ " * $ " !Deux tuyaux : pmax/pexc en fonction de la frequence 1,E-01 1,E+00 1,E+01 1,E+02 1,E+03 1,E+04 0 5000 10000 15000 20000 Fréqence [Hz] A m p li tu d e d e p re s s io n a d im e n s io n n é e %*+ )DX E ' ! $* 'K@ 'K! / !!K$ / + / / $ / !K +MG* J @ $K$ / K ! *@ $*FK*@ M+ H 8 * + " ; # # # ; 9 @ : * $ " !
Fréquence de résonance : 4995 Hz -1 -0,5 0 0,5 1 0 0,025 0,05 0,075 0,1 0,125 0,15 Longueur [m] A m p li tu d e d e p re s s io n a d im e n s io n n é e Fréquence de résonance : 14862 Hz -1 -0,5 0 0,5 1 0 0,05 0,1 0,15 Longueur [m] A m p li tu d e d e p re s s io n a d im e n s io n n é e %*+ )D-B E / +/ + / D /* !M H Fréquence de résonance : 804 Hz 0 0,25 0,5 0,75 1 0 0,025 0,05 0,075 0,1 0,125 0,15 Longueur [m] A m p li tu d e d e p re s s io n a d im e n s io n n é e %*+ )D-- E / +/ + J* +M / K$ *+ J !' /!$7H
%*+ )D- E / +/ + /* !M H L # " " # # $ # + ! ( 6 $ 3 9X: &% &% +% %%% 77 % % 7 7& 7 % % %&% % % % & %%% & % 7 7 7& &7 % % %&% % % 1K?! K* )D E +MG* +M / K E /' K+K / $ M/+ O K! *!H Fréquence de résonance : 10750 Hz -0,5 0 0,5 1 0 0,025 0,05 0,075 0,1 0,125 0,15 Longueur [m] A m p li tu d e d e p re s s io n a d im e n s io n n é e Fréquence de résonance : 9160 Hz -0,5 0 0,5 1 0 0,025 0,05 0,075 0,1 0,125 0,15 Longueur [m] A m p li tu d e d e p re s s io n a d im e n s io n n é e Fréquence de résonance : 18910 Hz -1 -0,5 0 0,5 1 0 0,025 0,05 0,075 0,1 0,125 0,15 Longueur [m] A m p li tu d e d e p re s s io n a d im e n s io n n é e 22 Fréquence de résonance : 20440 Hz -1 -0,5 0 0,5 1 0,00 0,03 0,05 0,08 0,10 0,13 0,15 Longueur [m] A m p li tu d e d e p re s s io n a d im e n s io n n é e
# * C # 9 :C # . # $ j * 9" T + %: ! # " " S * ; * S * 8 # # # " $ # # # # H ; j ! # # $ # * O " $ C # # . " # # C " > 3 ; * C # 9 :C " # $ # . 2 > ! # # # $ # # # # ; 9" T + : * $ 9 :C # . # 9" T + : ! # # > # ; 9 " j :C # # ; ; D # C # $ * O # "
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& , ' ( 3 9X: ( & % X & % 7X ( %%% % & X % + X ( % % % X %% + X ( 7 % % X + 7%X ( % % X + % X
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1K?! K* )D) E +MG* +M / K H
1K?! K* )DN E /' K+K / K! *!O1 M/+ H
7 X Y -1 -0.5 0 0.5 1 -1 -0.75 -0.5 -0.25 0 0.25 0.5 0.75 1 PRESSION 201042 187639 174236 160834 147431 134028 120625 107222 93819.6 80416.8 67014 53611.2 40208.4 26805.6 13402.8 0 -13402.8 -26805.6 -40208.4 -53611.2 -67014 -80416.8 -93819.6 -107222 -120625 -134028 -147431 -160834 -174236 -187639 -201042 !"#$ #% &' ( )*+ 3 / Y P R0HB 'O D + G Y -RNBHB 7 1K?! K* )DP E / 1-H X Y -1 -0.5 0 0.5 1 -1 -0.75 -0.5 -0.25 0 0.25 0.5 0.75 1 PRESSION 528822 493567 458313 423058 387803 352548 317293 282038 246784 211529 176274 141019 105764 70509.6 35254.8 0 -35254.8 -70509.6 -105764 -141019 -176274 -211529 -246784 -282038 -317293 -352548 -387803 -423058 -458313 -493567 -528822 !"#$ $ &' ( )*+ 3 / Y P R0HB 'O D + G Y 0BBBHB 7 1K?! K* )DQ E / 1 H