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Auteur(s)
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Bruno DESHAIES : Directeur de Recherche au CNRS - Professeur à l’Université des Antilles et de la Guyane
-
Vladimir SABEL’NIKOV : Directeur de Recherche à l’Office National d’Études et de Recherches Aérospatiales (ONERA)
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Lire l’articleINTRODUCTION
Dans tous les cas pratiques d’écoulement, les nombres de Reynolds sont suffisamment grands pour que l’écoulement soit en fait turbulent. Cette turbulence introduit, dans un écoulement supersonique, des échelles spatiales et temporelles dont certaines sont trop petites pour qu’une simulation directe des équations de Navier-Stokes puisse être envisagée, du moins sur un domaine spatial intéressant les applications pratiques. Certains des phénomènes directement contrôlés par la turbulence (mélange, combustion…) doivent être modélisés. Dans le cas d’un écoulement supersonique, une modélisation spécifique doit être utilisée.
Cet article présente donc les problèmes liés à la turbulence et les équations de modélisation associées. Les applications de la combustion en écoulement supersonique seront présentées en guise de conclusion.
Cet article constitue le second et dernier volet d’une série consacrée à la Combustion en écoulement supersonique :
Le lecteur se reportera utilement aux articles de la rubrique Mécanique des fluides appliquée, dans ce traité : , , , , , [BE 8 165].
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Combustion supersonique, application à la propulsion : problème à résoudreArticle inclus dans l'offre
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1. Problèmes associés à la turbulence. Équations et modélisation
1.1 Échelles de temps et d’espace caractéristiques d’un écoulement turbulent
Un écoulement turbulent est constitué d’un spectre continu d’échelles de longueur et de temps .
L’é chelle de longueur la plus grande est bien entendu définie par les dimensions géométriques de l’écoulement considéré.
L’échelle de temps maximale est proportionnelle au temps obtenu par division de cette échelle maximale de longueur par la fluctuation de vitesse caractéristique de l’écoulement à cette échelle. Ces échelles sont habituellement appelées échelles intégrales de la turbulence.
On définit l’échelle intégrale de la turbulence
comme l’échelle moyenne des grands tourbillons, c’est-à-dire des tourbillons les plus énergétiques.
Cette échelle intégrale est proportionnelle à la plus grande des échelles et peut ainsi être estimée simplement, par exemple, à partir des données géométriques d’une chambre de combustion et de son système d’injection.
Si...
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BIBLIOGRAPHIE
-
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(2) - KUZNETSOV (V.R.), SABEL’NIKOV (V.A.) - Turbulence and Combustion - . New York : Hemispere (1990).
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(3) - BORGHI (R.), DESTRIAU (M.) - La combustion et les flammes - . Éditions Technip (1995).
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(4) - FRICH (U.) - Turbulence - . Cambridge university Press, (1995).
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(5) - BRAY (K.N.C.), LIBBY (P.A.), WILLIAMS (F.A.) - High speed turbulent combustion - . In : Turbulent Reacting Flows (P.A. Libby and F.A. Williams, Eds), p. 609, Academic Press, San Diego (1994).
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(6) - BRAY (K.N.C.), PETERS (N.) - Laminar flamelets in turbulent flames - . In : Turbulent Reacting Flows (P.A. Libby and F.A. Williams, Eds), p. 63, Academic Press, San Diego (1994).
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