Dans de nombreux matériels et applications de dynamique rapide Thiot Ingénierie, la combustion vient compliquer une dynamique des gaz par ailleurs déjà complexe sans elle. La capacité de Thiot Ingénierie à simuler de façon abordable ces écoulements largement chaotiques s’avère incontournable pour la connaissance des phénomènes violents qui font notre cœur de métier, et pour la maîtrise des risques associés.
L’animation jointe illustre le point auquel la dynamique d’une flamme, même confinée dans la chambre de combustion d’un lanceur, peut être difficile à anticiper et maîtriser. Ici, l’allumage du pré-mélange inflammable mène très tôt à un front de flamme plissé qui se propage plus rapidement dans la couche limite le long des parois de la chambre. Ceci mène à une combustion très inhomogène du mélange et le transport de grandes poches de gaz imbrûlé dans le tube de lancement.
La dynamique des gaz lors d’un tir au canon/lanceur est aussi belle par les structures d’écoulement qui s’y forment qu’infernale par sa complexité et sa rapidité, en plus d’exiger un grand écart en terme de tailles et durées des phénomènes à résoudre, du mouvement des grands tourbillons aux plus fines réflexions d’ondes de choc. Cette dynamique n’est pas loin de rassembler toutes les complications possibles pour un écoulement fluide : il s’y forme tous les types d’ondes connus et leurs nombreuses interactions, et il s’agit d’écoulements à la fois hautement compressibles, intensément turbulents et violemment réactifs, le tout dans un volume évoluant en fonction même de l’historique de cet écoulement.
Tous ces paramètres et leur très forte intrication placent les matériels à combustion de gaz ou à risque d’explosion dans le champ de la théorie du chaos, les rendant difficilement prévisibles sans outils de simulation numérique robustes et précis : de petites variations dans les conditions initiales peuvent mener à de grandes différences phénoménologiques, dont l’horizon de prévisibilité ne dépasse pas les quelques millisecondes.
Pour la résolution numérique (CFD) de ces écoulements très coûteux à simuler, Thiot Ingénierie utilise une large gamme de méthodes numériques modernes parmi les plus flexibles et robustes, utilisables sans supercalculateur, permettant de résoudre en un temps abordable chacun des grands problèmes rencontrés.
Entre autres approches numériques, le Raffinement Automatique de Maillage (AMR), la Simulation aux Grandes Echelles (LES) et la résolution de la combustion détaillée totalement couplée à l’écoulement permettent de s’attaquer à tous types de problèmes de dynamique des gaz, des lanceurs à haute vitesse aux accidents industriels (dispersions, explosions, incendies).
