Etude théorique et numérique de la combustion isochore appliquée au cas du thermoreacteur

Un des principaux enjeux de l'industrie aéronautique est la recherche du moteur au meilleur rendement possible, pour satisfaire des contraintes économiques, techniques et environnementales. Les turbomachines bénéficient d'un constant perfectionnement depuis plus de 60 ans, et cette technologie semble avoir atteint un plateau. Une rupture technologique est aujourd'hui nécessaire, comme la combustion à volume constant (CVC). Le gain attendu est suffisant pour tenter de remplacer les systèmes actuels où la combustion se fait à pression constante. La combustion à isovolume fait appel à des mécanismes encore rarement maitrisés dans le contexte aéronautique. Sa compréhension passe par des expérimentations et des modèles théoriques et numériques. L’objectif de cette thèse est de développer une théorie et un outil de simulation LES (Large Eddy Simulation) appliqué au cas du concept ‘thermoréacteur’. Ainsi, la première étape a consisté à mettre en place un outil de simulation 0D traduisant l’évolution d’un cycle moteur de type CVC (Combustion à Volume Constant). Certains modèles utilisés dans cet outil 0D sont basés sur des corrélations expérimentales. D'autres présentent des paramètres à déterminer à partir de simulations numériques. La simulation 3D d’un système de type CVC est envisageable aujourd’hui grâce aux progrès récents des méthodes LES. Ainsi, des simulations du thermoréacteur ont pu être réalisées, et confrontées aux résultats expérimentaux obtenus au laboratoire Pprime sur trois points de fonctionnement. Les variabilités cycle à cycle observées expérimentalement ont été analysées dans les calculs LES. Les vitesses importantes au niveau de l'allumage et le taux de résidus du cycle précédent semblent être les principaux facteurs à l'origine de ces variations cycle à cycle