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SIMON Alexandre

Étude de méthodes expérimentales d'identification et validation de modèles de simulation de fonctions de transfert de systèmes cavitants et de dispositifs amortisseurs Pogo. Ecole Doctorale : IM

 

Co-directeur de thèse :     John-Jairo MARTINEZ-MOLINA

École doctorale : Ingenierie - Materiaux - Mecanique - Environnement - Energetique - Procedes - Production (IMEP-2)

Spécialité : Mécanique des fluides Energétiques, Procédés

Structure de rattachement : Grenoble-INP

Établissement d'origine : ESTACA

Financement(s) : Bourse attribuée par une entreprise

 

Date d'entrée en thèse : 01/12/2013

Date de soutenance : 02/12/2016

 

Composition du jury :
M. Pascal FERRAND Directeur de recherche CNRS, Ecole Centrale de Lyon, Président
M Antoine DAZIN Professeur des universités, Ecole Nationale Supérieur d'Arts et Métiers, Rapporteur
M. Guillaume MERCERE Maître de conférences, Université de Poitiers, Rapporteur
M. Alain KERNILIS Airbus Safran Launchers, Examinateur
M. Jérôme DEHOUVE CNES Division des Lanceurs, Membre invité
M. Yves MAURIOT Onera, Membre invité
M. Stéphane MULLER Airbus Safran Launchers, Membre invité

 

Résumé : La concurrence importante dans le secteur des lanceurs spatiaux poussent l'ensemble des industriels à améliorer les modélisations sur le comportement mécanique et structurel des fusées afin de l'alléger, de gagner de la masse pour la charge utile, de minimiser les coûts, tout en garantissant la sécurité et fiabilité maximales du lanceur. Cela passe par l'amélioration de la compréhension physique et des méthodes de modélisation du comportement hydraulique des moteurs à ergols liquides. La problématique abordée dans la thèse est liée au phénomène Pogo observé sur les lanceurs et caractérisé par une interaction entre les fluctuations de la force propulsive, des débits/pressions dans l'alimentation du moteur et la structure du lanceur. Deux organes sont particulièrement importants concernant la stabilité du système propulsif à ergols cryogéniques: la pompe LOX qui du fait de son fonctionnement en limite de cavitation induit des effets d'amplification et de déphasage des fluctuations d'écoulement, et le système correcteur du Pogo (SCP) destiné à amortir les oscillations de l'écoulement. Du fait de la complexité des phénomènes hydrauliques et instationnaires en jeu, l'étude du phénomène Pogo nécessite le développement de méthodes d'identification expérimentale et la caractérisation des fonctions de transfert des organes du système propulsif. Dans le cas de la présente thèse, une boucle d'essais en eau équipée d'un modulateur et d'intensimètres a été mise en œuvre au CREMHyG (Centre d'Essais de Machines Hydrauliques de Grenoble). Des méthodologies rigoureuses et fiables d'essais, de post-traitement et d'analyse basées sur l'approche du type « 3 capteurs » ont été développées et validées pour la débitmétrie instationnaire et pour l'évaluation de la célérité du son en milieux mono et diphasiques. A l'aide de ce banc, des méthodes d'identification ont été également mises au point et appliquées avec succès à des composants élémentaires (conduites, coudes), à la pompe LOX HM7 et à deux configurations de SCP (à injection et capacitif). Les études expérimentales ont permis de valider, critiquer et améliorer des modèles physiques existants pour les fonctions de transfert caractéristiques des différents organes hydrauliques considérés. Les travaux de thèse ont contribué à la préparation des essais avec modulation effectués actuellement par les partenaires industriels sur le banc d'essai du moteur cryogénique Vinci.


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