these simulation numerique et modelisation de l'ecoulement autour ...
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CONCLUSION GÉNÉRALE perforation entre la paroi et le gaz de refroidissement dépend du système considéré. Le fluide qui passe dans les perforations refroidit de manière importante la paroi mais, à cause des fortes vitesses dans la perforation, la paroi n’a que peu d’action sur la température du fluide qui la traverse. Les simulations isothermes et anisothermes montrent qu’un modèle pertinent pour la multiperforation doit donc avant tout reproduire les flux non-visqueux. Un modèle homogène simple, utilisable quel que soit le raffinement du maillage, a été proposé pour estimer les flux de quantité de mouvement à la paroi en fonction du débit dans les perforations. Ce modèle a été validé en reproduisant numériquement l’expérience de Miron (2005). L’effet moyen de la multi-perforation sur l’écoulement est bien reproduit lorsque la plaque perforée est remplacée par le modèle homogène. La connaissance de la thermique de l’écoulement apportée par nos simulations anisothermes fournit des pistes pour compléter le modèle existant par la prise en compte des échanges thermiques à la paroi perforée. Le modèle proposé dans cette thèse est utilisable en l’état pour des configurations anisothermes si l’on fait l’hypothèse que la paroi est adiabatique. Il a d’ores et déjà utilisé à plusieurs reprises dans des simulations de chambres de combustion (Boudier et al., 2007a,b; Staffelbach et al., 2007; Roux et al., 2007). Perspectives La méthode de génération de données dans des cas isothermes via la simulation numérique est maintenant bien maîtrisée. On peut désormais appliquer cette méthode générique à d’autres configurations de multi-perforation. D’une part, la simulation d’autres points de fonctionnement permettrait d’évaluer la dépendance des résultats aux deux paramètres principaux de notre étude : le saut de pression à travers la plaque et les caractéristiques de l’écoulement côté aspiration (vitesse, orientation par rapport à la perforation). D’autre part, la géométrie de la paroi peut être modifiée afin d’étudier par exemple l’effet de la distance entre les perforations, de l’angle de perçage ou encore de la forme des trous. Notons à ce propos que la simulation permet de tester aisément n’importe quelle géométrie, sans contrainte technologique de perçage comme en rencontrent les expérimentateurs. Les simulations périodiques peuvent également permettre d’étudier la « dilution giratoire ». Cette expression désigne l’utilisation de la multi-perforation avec un angle transverse important (typiquement β = 90 ◦ ). La dilution giratoire est de plus en plus utilisée dans les chambres de combustion modernes ; ce sujet fait actuellement l’objet d’une thèse à l’ONERA/IMFT (Michel et al., 2007). Les simulations périodiques pourraient apporter des informations précieuses sur cet écoulement difficile à reproduire à grande échelle. Indiscutablement, la méthode de simulation est moins mature pour les cas anisothermes. De la même façon que dans le cas isotherme, il serait utile d’évaluer l’impact des paramètres numériques sur l’écoulement. La dépendance des résultats vis-à-vis de la température de la paroi — fixée a priori — doit être estimée. En outre, les simulations ont montré l’importance des flux thermiques à la paroi et leur inhomogénéité. L’hypothèse d’une température de paroi uniforme pourrait donc être revue pour améliorer les résultats en prenant en compte les interactions thermiques entre la paroi et l’écoulement. D’un point de vue plus général, cette thèse a permis de proposer une méthode de simulation anisotherme (via l’ajout d’un terme puits). Rien ne dit qu’il n’existe pas d’autres façons efficaces d’obtenir des informations sur l’écoulement de multi-perforation dans le cas anisotherme. 178
Conclusion générale En ce qui concerne la modélisation, les perspectives sont nombreuses. D’un point de vue pratique, les simulations de chambre de combustion vont de plus en plus souvent inclure le contournement de la chambre dans le domaine de calcul. Il est alors nécessaire d’avoir un modèle pour chaque côté — injection et aspiration — de la paroi perforée. Ces deux modèles ont été proposés et couplés dans un cas simple où les maillages coïncident des deux côtés de la paroi. On souhaite également effectuer ce couplage dans les chambres de combustion. Un effort de codage sera alors nécessaire pour aboutir à un modèle de perforation couplant les deux côtés de la paroi sans contrainte sur le maillage. D’autre part, le modèle que nous avons proposé ici porte essentiellement sur la partie non-visqueuse du flux de quantité de mouvement dans les directions tangentielles à la paroi. L’évaluation des inhomogénéités de l’écoulement dans la perforation permettrait d’améliorer la modélisation de cette partie du flux. De plus, une modélisation plus complète devrait prendre en compte les frottements à la paroi, négligés ici du fait de leur effet secondaire sur l’écoulement. Du point de vue de la thermique, les données des calculs anisothermes ont permis de donner plusieurs conseils pour la modélisation. A notre avis, la capacité à déterminer la température du fluide entrant dans les perforations est critique. Une fois cette température connue, l’amélioration du modèle passe par une prise en compte des flux thermiques pariétaux. 179
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Conclusion générale<br />
En ce qui concerne la modélisation, les perspectives sont nombreuses. D’un point <strong>de</strong> vue pratique,<br />
les <strong>simulation</strong>s <strong>de</strong> chambre <strong>de</strong> combustion vont <strong>de</strong> plus en plus souvent inclure le contournement <strong>de</strong><br />
la chambre dans le domaine <strong>de</strong> calcul. Il est alors nécessaire d’avoir un modèle pour chaque côté —<br />
injection <strong>et</strong> aspiration — <strong>de</strong> la paroi perforée. Ces <strong>de</strong>ux modèles ont été proposés <strong>et</strong> couplés dans un<br />
cas simple où les maillages coïnci<strong>de</strong>nt <strong>de</strong>s <strong>de</strong>ux côtés <strong>de</strong> la paroi. On souhaite également effectuer ce<br />
couplage dans les chambres <strong>de</strong> combustion. Un effort <strong>de</strong> codage sera alors nécessaire pour aboutir à un<br />
modèle <strong>de</strong> perforation couplant les <strong>de</strong>ux côtés <strong>de</strong> la paroi sans contrainte sur le maillage.<br />
D’autre part, le modèle que nous avons proposé ici porte essentiellement sur la partie non-visqueuse<br />
du flux <strong>de</strong> quantité <strong>de</strong> mouvement dans les directions tangentielles à la paroi. L’évaluation <strong>de</strong>s inhomogénéités<br />
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du flux. De plus, une modélisation plus complète <strong>de</strong>vrait prendre en compte les frottements à la paroi,<br />
négligés ici du fait <strong>de</strong> leur eff<strong>et</strong> secondaire sur l’écoulement.<br />
Du point <strong>de</strong> vue <strong>de</strong> la thermique, les données <strong>de</strong>s calculs anisothermes ont permis <strong>de</strong> donner plusieurs<br />
conseils pour la modélisation. A notre avis, la capacité à déterminer la température du flui<strong>de</strong> entrant dans<br />
les perforations est critique. Une fois c<strong>et</strong>te température connue, l’amélioration du modèle passe par une<br />
prise en compte <strong>de</strong>s flux thermiques pariétaux.<br />
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