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Étude numérique d'un écoulement externe faiblement ionisé en non-équilibre chimique, vibrationnel et électronique

Published online by Cambridge University Press:  10 May 2006

Ghislain Tchuen ,
Yves Burtschell  and
David E. Zeitoun
Ghislain Tchuen
Affiliation:
Institut universitaire de technologie Fotso Victor, Université de Dschang, BP 134, Bandjoun, Cameroun
Yves Burtschell
Affiliation:
École polytechnique universitaire de Marseille, DME, 5 rue Enrico Fermi, Technopole de Chateau Gombert, 13453 Marseille Cedex 13, France
David E. Zeitoun
Affiliation:
École polytechnique universitaire de Marseille, DME, 5 rue Enrico Fermi, Technopole de Chateau Gombert, 13453 Marseille Cedex 13, France
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Abstract

Cette étude traite de la simulation numérique des écoulements à haute enthalpie en non-équilibre thermochimique. La résolution des équations 2D-axisymétrique de Navier-Stokes permet de prévoir numériquement la structure d'un écoulement réactif, partiellement ionisé. La méthode numérique repose sur une formulation de type volume fini couplée à l'approche MUSCL-TVD et est associée à un solveur de Riemann. L'intérêt est porté sur la contribution des différents phénomènes de non-équilibre sur le flux de chaleur et les paramètres thermodynamiques. L'écoulement est externe et s'effectue autour du nez d'un sphère-cylindre se déplaçant avec des nombres de Mach compris entre 15 et 18. Les résultats obtenus sont en bon accord avec les valeurs prédites par d'autres simulations et les données expérimentales.

Keywords

Reactive flowhypersonicthermochemical nonequilibriumionized gasvibrationelectronicÉcoulement réactifhypersoniquenon-équilibre thermochimiquegaz ionisévibrationélectronique
Type
Research Article
Information
Mechanics & Industry , Volume 7 , Issue 1 , January 2006 , pp. 87 - 95
Copyright
© AFM, EDP Sciences, 2006

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References

J. William, Étude des processus physico-chimiques dans les écoulements détendus à hautes enthalpies: Application à la soufflerie à Arc F4, Thèse de doctorat, Université de Provence, IUSTI, 1999
S. Séror, Extension de l'approche déficitaire pour le calcul des couches limites hypersoniques en déséquilibre chimique et vibrationnel, Modélisation du couplage vibration/réactions d'échange, Thèse de doctorat, École nationale supérieure de l'aéronautique et de l'espace, 1997
C. Flament, Écoulement de fluide visqueux en déséquilibre chimique et vibrationnel, modélisation thermo-chimique, Thèse de doctorat, Université de Paris VI, 1990
C. Park, Nonequilibrium Hypersonic Aerothermodynamics, John Wiley and Sons, New York, 1990
G.V. Candler, R.W. MacCormarck, The computation of hypersonic ionized flows in chemical and thermal nonequilibrium, AIAA Paper 88-0511, 1988
R. Taylor, M. Camac, M. Feinberg, Measurement of vibration-vibration coupling in gas mixtures, in proceeding of the 11th international symposium on combustion, Pittsburg, PA, 1967, pp. 49–65
C. Park, S.H. Lee, Validation of multitemperature nozzle flow code NOZNT, in AIAA 28nd Thermophysics Conference, Orlando, FI. AIAA Paper 93-2862, July 1993
Appleton, J.P., Bray, K.N.C., The conservation equations for a nonequilibrium plasma, J. Fluid Mech 20 (1964) 659–672 CrossRef
W.G. Vincenti, C.H. Jr. Kruger, Introduction to physical Gas Dynamics, Krieger, FL, 1965
Burtschell, Y., Cardoso, M., Zeitoun, D.E., Numerical analysis of reducing driver gas contamination in impulse shock tunnels, AIAA J. 39 (2001) 2357–2365 CrossRef
Meister, L., Burtschell, Y., Zeitoun, D.E., Étude numérique d'un écoulement réactif dans une tuyère surdétendue: influence de la température de paroi et de l'altitude, Mécanique & Industries 4 (2003) 339–346 CrossRef
G. Tchuen, Y. Burtschell, D.E. Zeitoun, Numerical prediction of weakly ionized high enthalpy flow in thermochemical nonequilibrium, AIAA Paper 04-2462, June 2004
G. Tchuen, Modélisation et simulation numérique des écoulements à haute enthalpie: influence du déséquilibre électronique, Thèse de doctorat de l'Université de Provence, France, 2003
F.G. Blottner, M. Johnson, M. Ellis, Chemically reacting viscous flow program for multi-component gas mixtures, Sandia Laboratories, Albuquerque, NM, Rept. Sc-RR-70-754, Dec. 1971.
Wilke, C.R., A viscosity Equation for Gas Mixture, J. Chem. Phys. 18 (1950) 517–519 CrossRef
Ramsaw, J.D., Chang, C.H., Ambipolar diffusion in two temperature multicomponent plasma, Chem. Plasma process 13 (1993) 489–498
E.F. Toro, Riemann solvers and numerical methods for fluid dynamics, A pratical introduction, 2nd edition, Springer 1999
K. Lobb, Experimental measurement of shock detachment distance on sphere fired in air at hypervelocities, Proceeding of the AGARD-NATO in The high temperature aspect of hypersonic flow, Specialists Meeting, 3–6 April 1962, Ed. W.C. Nelson, Pergamon Press
F. Thivet, Modélisation et calcul d'écoulements hypersoniques en déséquilibre chimique et thermodynamique, Thèse, École centrale de Paris, 1992
Schall, E., Burtschell, Y., Zeitoun, D.E., Numerical study of nonequilibrium process in high enthalpy flow, Int. J. Num. Meth. for Heat and Fluid Flow 5 (1995) 271–281 CrossRef
L.T. Tam, M.Y. An, C.H. Campbell, Nonequilibrium hypersonic flow computation for weakly ionized air and comparison with flight data, AIAA paper 93-3195, AIAA 24th Plasmadynamics and Lasers Conference, July 6–9, 1993, Orlando, Florida
G.V. Candler, Computation of weakly ionized hypersonic flow in thermochemical nonequilibrium, Ph.D. Thesis, Stanford University, 1988
Joly, V., Coquel, F., Marmignon, C., Aretz, W., Metz, S., Wilhelmi, H., Numerical modelling of heat transfer and relaxation in nonequilibrium air at hypersonic speeds, La Recherche Aérospatiale 3 (1994) 219–234
D.L. Baulch, D.D. Drysdale, D.G. Home, Evaluated kinetic data for high temparature reactions, vol. 2, Homogeneous Gas Phase Reaction of the H2–N2–O2 System, CRC Press, Butterworths, London, 1973
P.H. Rose, W.I. Stark, Stagnation point heat transfer measurements in dissociated air, J. Aero. Sciences 25 (1958)
Rose, P.H., Stankevics, J.O., Stagnation-point heat transfer measurements in partially ionized Air, AIAA J. 1 (1963) 2752–2763 CrossRef
Fay, J.A., Riddell, F.R., Theory of stagnation point heat transfer in dissociated air, J. Aero. Sciences 25 (1958) 73–85 CrossRef
E. Josyula, S.J. Shang, Computation of nonequilibrium hypersonic flowfields around hemisphere cylinders, J. Therm. Heat Trans. 7 (1993)