Responsables :
Eric Goncalvès (LEGI) et Jérôme Dehouve (CNES).
e-mail : eric.goncalves@legi.grenoble-inp.fr
Mots clés :
Cavitation, Effets thermodynamiques, Modèle 1-fluide.
Sujet :
La cavitation dans les turbopompes du lanceur spatial Ariane est à l’origine de problèmes de chute de performance et d’instabilités de fonctionnement. Des études sont menées en collaboration entre le CNES, Snecma Division Moteurs Spatiaux et le LEGI pour développer des modèles aptes à décrire le comportement de la cavitation avec effets thermodynamiques.
La cavitation est un phénomène endothermique. La transformation du liquide en vapeur consomme de l’énergie créant un refroidissement local dans la poche constituée d’un mélange liquide/vapeur. Dans le cas de l’eau froide, ce refroidissement est très faible et influence peu les grandeurs thermodynamiques du fluide. Par contre pour un fluide dit thermosensible (fluide cryogénique, fréon…), ce refroidissement est plus important et les grandeurs thermodynamiques du fluide varient de manière significative aux variations de température. Pour une température locale plus faible, la pression de vapeur saturante diminue et le développement de la cavitation est atténué, ce qu’on appelle le retard thermique à la cavitation.
A l’heure actuelle, il est relativement difficile de prédire la cavitation en présence de fluides thermosensibles. L’objectif de ce stage est de tester, améliorer et valider différents modèles de changement de phase en cours de développement au LEGI. Un axe de recherche réside dans la prise en compte des transferts de chaleur aux interfaces à l’échelle d’un ensemble de bulles et d’intégrer une cinétique du changement de phase. Ce terme de transfert apparaît explicitement comme terme source d’une équation de transport pour la fraction volumique de vapeur. La validation sera effectuée dans un premier temps sur des configurations simples de tubes cavitants. Puis la simulation d’un écoulement de fréon R114 en géométrie de Venturi 2D sera mise en place.