simulation numérique d'un moteur fusée

Abstract

La simulation des performances d'un moteur fusée est essentielle pour la conception, le développement et l'optimisation des systèmes de propulsion pour l'exploration spatiale. Ce résumé donne un aperçu des méthodologies utilisées pour simuler la combustion dans un moteur fusée à ergol liquide utilisant du méthane et de l'air, en se concentrant sur la mécanique des fluides numérique (CFD, computational fluid dynamics,) et les techniques de modélisation numérique dans le logiciel Ansys Fluent. Un maillage d'une géométrie 2D montrant la chambre de combustion, les injecteurs de propergol et la tuyère est généré à l'aide d'Ansys Workbench pour capturer la dynamique de la combustion, l'écoulement des fluides et la thermodynamique à l'intérieur du moteur. Le processus de simulation commence par la formulation des équations gouvernantes qui décrivent l'écoulement des fluides, la combustion et le transfert de chaleur dans le moteur. Ansys Fluent est utilisé pour résoudre ces équations qui comprennent les équations de Navier Stokes, les équations énergétiques et la cinétique des réactions chimiques. En outre, des modèles spécialisés sont utilisés pour tenir compte de la turbulence, les modelés k 𝜀 et de combustion non prémélangée, ce qui améliore la précision et la fiabilité des simulations. Ansys Fluent fournit des informations détaillées sur le champ d'écoulement à l'intérieur du moteur fusée. Des paramètres tels que la pression, la température, la vitesse, la densité et le nombre de Mach sont visualisés et analysés pour comprendre le comportement des propergols et des gaz de combustion. Les courbes de la pression, température, densité et du nombre de Mach sont tracés en fonction de la position. Cette analyse révèle la séparation des flux, la variation de la température et de la pression. Les résultats obtenus à partir de la simulation peuvent guider l'affinement de la conception du moteur et contribuer à assurer son fonctionnement sûr et efficace.