Experimental study of flow behaviour and thermal loads in dual bell nozzles - Université Polytechnique des Hauts-de-France Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2012

Experimental study of flow behaviour and thermal loads in dual bell nozzles

Étude expérimentale de l'écoulement et des charges thermiques dans une tuyère dual bell

Résumé

The nozzle are currently presenting the most promising optimisation possibilities to supply the increasing needs of the aerospace industry. The dual bell nozzles allow the altitude adaptation of the flow. The inflection forces the flow to a stable and symmetrical separation, gencrating an optimised thrust for sca leve! operation. Duting the flight, when the ambient pressure decreases under a certain value, the flow suddenly attaches the nozzle wall down to the nozzle end, generating a higher expansion for higher performance. The study presentcd in this document was made at the DLR (German Aerospace Center) as part of a PhD. This fundamental study has for objective the understanding of the flow behaviour in a dual bell nozzle, in order to define the various parameters of influence. A cold flow test series has been conducted on various nozzle geometries. Pressure measurements have been made and the flow has been observed with schlieren optics in order to determine the influence of the geometry on the evolution of the flow transition from one operating mode to the other, its duration and stability toward pressure variations. Temperature and pressure measurements were also made during a test series under warm gas conditions to investigate the thermal load in the vicinity of the wall inflection.
Les tuyères sont actuellement le sous-système présentant les possibilités d'optimisation les plus prometteuses pour répondre aux besoins toujours croissants de l'industrie aérospatiale. Les tuyères dual bell permettent une adaptation à l'altitude. L'écoulement est forcé à décoller de façon stable et symétrique à l'inflexion, générant ainsi une poussée optimisée pour le fonctionnement à basse altitude. Au cours du vol, lorsque la pression atmosphérique chute sous une certaine valeur, l'écoulement attache soudainement dans toute la tuyère, permettant une détente plus importante pour une poussée plus élevée. L'étude présentée dans ce document a été réalisée au DLR (centre aérospatial Allemand) dans le cadre d'un travail de thèse. Il s'agit d'une étude fondamentale visant à comprendre le comportement de l'écoulement dans une tuyère dual bell, afin de mettre en évidence les paramètres d'influence. Une série de tests en gaz froid a été réalisée sur différentes géométries de tuyères. Des mesures de pression ainsi qu'une observation de l'écoulement à l'aide d'une méthode stéréoscopique de schlieren a permis de conclure sur l'influence de la géométrie sur le déroulement de la transition d 'un mode de fonctionnement à l'autre, sa durée et sa stabilité face aux variations de pression. Une série de tests en gaz chaud a permis de réaliser des relevés de température et pression afin d 'étudier les charges thermiques dans la paroi au voisinage de l'inflexion.
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  • HAL Id : tel-03003250 , version 1

Citer

Chloé Génin. Experimental study of flow behaviour and thermal loads in dual bell nozzles. Engineering Sciences [physics]. Université de Valenciennes et du Hainaut-Cambrésis, 2012. English. ⟨NNT : 2010VALE0004⟩. ⟨tel-03003250⟩
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