Simulation numérique directe de la turbulence en présence d'une paroi ablatable

Lorsqu une sonde rentre dans l atmosphère à une vitesse hypersonique, le bouclier thermique reçoit plusieurs centaines de MW.m 2. Ce flux est absorbé par la paroi (composite C/C) grâce à des réactions physico-chimiques (oxydation, sublimation, etc.). Les expériences de jet de plasma révèlent que cette perte de matière s accompagne de l apparition de rugosités spécifiques lorsque le régime de l écoulement est turbulent. Dans ce contexte, cette thèse a pour objectif de caractériser, à la plus petite échelle de la turbulence (échelle de Kolmogorov), l interaction entre l écoulement turbulent et une paroi ablatable afin de mieux évaluer la formation de ces rugosités. La première phase de ce travail a ainsi consisté en la validation physique des phénomènes turbulents simulés, d abord en configuration périodique puis en présence de surfaces de blocage pariétal. Pour cela, nous avons développé et adapté à une configuration de présence de paroi, une méthode de forçage spectral de la turbulence dont nous validons l implémentation. Pour cela, un traitement statistique des résultats a été élaboré pour prendre en compte le caractère aléatoire de la turbulence. L étude de l évolution structurelle du matériau ablaté, couplé à un champ de vitesse turbulent, démontre alors l influence du nombre de Reynolds de turbulence et de la taille des structures porteuses d énergie, sur la vitesse de récession de la paroi et les motifs rugueux observés.TOULOUSE-ISAE (315552318) / SudocSudocFranceF