Numerical modelling of coupled multiphysics - Application to a projectile in supersonic flow - Archive ouverte HAL Access content directly
Theses Year : 2012

Numerical modelling of coupled multiphysics - Application to a projectile in supersonic flow

Modélisation numérique multiphysiques couplés - Application à un projectile supersonique

(1)
1
van Thuan Luu
  • Function : Author
  • PersonId : 934254

Abstract

The constant search for improved modeling complex multi-physics is now a key issue and be able to propose such an approach is a necessity in both a need for detailed analysis and performance improvement systems and studied. For example, suggest new generation missile systems force us to control both external aerodynamics and heat transfer associated while incorporating flight dynamics and possible changes in geometry associated with heat stress. Tackle such a coupled system is the primary motivation of this work. However, solving systems strongly coupled if necessary to propose a strategy in the modeling approach. The technique has been immersed boundaries retained and integrated into a compressible solver based on an automatic mesh generator structure 2nTree. Before even addressing the ablation mechanisms, work is particularly focused on the characterization of external flows around projectiles, academic initially to quickly converge SOCBT projectiles and ammunition arrows flying very high speeds. Quality results and excellent correlation with literature results have encouraged us to continue the development by coupling with a flight dynamics model of 6 ° of freedom and taking into account the heating of the projectile to take account in flight conditions (in particular the stability of the projectile). Heat flow may also cause thermal degradation and the proposed model allows taking into account phenomena ablation. Although the modeling is simplistic at first, the proposed model was able to describe fairly easy problem to moving boundary as a mechanism of ablation. Calculations have highlighted the interesting behavior of the numerical model on academic cases and fins features a round arrow. Calculation coupled fluid mechanics / heat projectile / ablation demonstrates the potential of the proposed model as well.
La recherche constante de l'amélioration des modélisations complexes multi-physiques est aujourd'hui un enjeu primordial et être capable de proposer de telles approches devient une nécessité à la fois dans un besoin d'analyse fine et d'amélioration des performances des systèmes ainsi étudiés. Par exemple, proposer des systèmes balistiques de nouvelle génération nous force à maîtriser à la fois l'aérodynamique externe et ses transferts thermiques associés tout en y intégrant la dynamique du vol et les possibles modifications de la géométrie liés aux agressions thermiques. S'attaquer à un tel système couplé constitue la motivation première de ce travail. Cependant, résoudre des systèmes si fortement couplés impose de proposer une véritable stratégie dans la modélisation retenue. La technique des frontières immergées a été retenue et intégrée à un solveur compressible s'appuyant sur un générateur de maillage automatique structure en 2nTree. Avant même de s'attaquer aux mécanismes d'ablation, le travail s'est plus particulièrement focalisé sur la caractérisation d'écoulements externes autour de projectiles, académique dans un premier temps pour très vite converger vers des projectiles SOCBT et des munitions flèches volant à très grandes vitesses. La qualité des résultats obtenus et les excellentes corrélations avec les résultats de la littérature nous ont encouragé à poursuivre le développement par un couplage avec un modèle de dynamique du vol à 6° de liberté et la prise en compte de l'échauffement du projectile pour tenir compte des conditions en vol (notamment la stabilité du projectile). Les flux thermiques peuvent également engendrer des dégradations thermiques et le modèle proposé permet la prise en compte des phénomènes d'ablation. Bien que sa modélisation soit simpliste dans un premier temps, le modèle proposé a permis de décrire de manière assez facile un problème à frontière mobile comme l'est un mécanisme d'ablation. Les calculs ont soulignés le comportement intéressant du modèle numérique sur des cas académiques et sur des ailettes caractéristiques d'une munition flèche. Un calcul couplé mécanique des fluides/thermique du projectile/ ablation témoigne du fort potentiel du modèle ainsi proposé.
Fichier principal
Vignette du fichier
These_LUU_Van_Thuan_Complete.pdf (5.07 Mo) Télécharger le fichier
Loading...

Dates and versions

tel-00766003 , version 1 (17-12-2012)

Identifiers

  • HAL Id : tel-00766003 , version 1

Cite

van Thuan Luu. Modélisation numérique multiphysiques couplés - Application à un projectile supersonique. Autre. ISAE-ENSMA Ecole Nationale Supérieure de Mécanique et d'Aérotechique - Poitiers, 2012. Français. ⟨NNT : 2012ESMA0015⟩. ⟨tel-00766003⟩
204 View
1116 Download

Share

Gmail Facebook Twitter LinkedIn More