Soutenance de thèse de Antoine MOUZE-MORNETTAS

Le marché de l'espace étant de plus en plus compétitif, les lanceurs réutilisables sont considérés comme une technologie clé pour réduire de manière significative le coût de l'accès à l'orbite. Comme il représente le meilleur compromis coût-performance, le méthane est envisagé comme une solution pour de futurs moteurs réutilisables. Cependant, les conditions de fonctionnement des moteur-fusée sont extrêmes en termes de température et de pression, prohibitives pour la plupart des dispositifs expérimentaux existants. Il y a donc un manque fondamental de connaissances sur la cinétique de l'oxycombustion du méthane. Pour obtenir un modèle cinétique, une base de données expérimentale de vitesse de flamme 𝑆𝑢 représentative des conditions d'application est construite à l'aide de la chambre de combustion isochore OPTIPRIME développée à ICARE (CNRS). Une gamme variée de richesses, pression et température jamais explorée auparavant pour ces mélanges est construite. Une sélection de différents mécanismes chimiques récents est ensuite comparée aux résultats expérimentaux. Le mécanisme ayant l'écart le plus faible avec l'expérience (POLIMI C1-C3) est utilisé comme point de départ d'un processus d'optimisation sur la base de données expérimentale à l'aide de l'outil OPTISMOKE++. Un mécanisme adapté à la combustion 𝐶𝐻4/𝑂2 en conditions d'un moteur de fusée est ainsi obtenu. Pour finir, le modèle est testé dans une simulation LES 3D haute-fidélité d'une configuration moteur-fusée mono-injecteur à 100 bar (REST HF-10) avec le code AVBP développé au CERFACS. Les résultats obtenus sont comparés à des modèles existants. Les principales caractéristiques de la flamme sont retrouvées mais sa structure est plus complexe, soulignant ainsi l'intérêt d'une chimie optimisée.