Simulation d'écoulements diphasiques avec des modèles multifluides pour la propulsion cryogénique spatiale

La simulation numérique de l'injection liquide pour des moteurs fusée présente un certain nombre de difficultés, notamment à cause de la grande variété de conditions de fonctionnement existantes, avec des conséquences sur la topologie de l'écoulement diphasique en résultant. L'objectif de cette thèse est d'évaluer la capacité des modèles dits multifluides à décrire des écoulements diphasiques, compressibles, en prenant en compte les effets de diffusion moléculaire et les échanges entre phases. A partir de l'état de l'art, la dérivation d'un modèle multifluide hors-équilibre est effectuée ici. Le modèle résultant est ensuite réduit à une série d'hypothèses d'équilibre entre les phases, menant à une hiérarchie de modèles multifluides différents par leurs hypothèses d'équilibre. Des méthodes numériques Volumes Finis sont présentées, avec les défis liés à leur adaptation aux modèles multifluides. Elles sont également évaluées sur un ensemble de cas de validation élémentaires. Les modèles sont comparés en termes de robustesse et de précision, mettant en lumière de potentielles difficultés liées soit au système d'équations soit à la méthode numérique associée. Une attention particulière est accordée à leur comportement en présence d'échanges interfaciaux entre les phases, de phénomènes diffusifs, ainsi que de plusieurs espèces différentes dans la phase gazeuse.