Étude des jets supersoniques impactants

Abstract

Un large éventail d'applications industrielles fait appel aux jets supersoniques impactants. Notamment leur utilisation pour la manutention sans contact des objets de faible masse. Il s'avère donc nécessaire de pouvoir prédire les profils de pression et de température que crée un jet supersonique sous-détendu sur l'objet impacté ainsi que de démonter les phénomènes qui gouvernent l'écoulement. Dans une étude ultérieure menée par J.-M. Papillon et commanditée conjointement par l'Université de Sherbrooke et IBM, un banc d'essai de jets supersoniques sous-détendus impactants a été réalisé. Ce banc d'essai permet d'abord de faire jaillir un jet supersonique sous-détendu sur un disque plan constituant la surface inférieure d'un diffuseur radial, puis d'en mesurer les pressions et les températures surfaciques. Notre étude s'inscrit ainsi dans la continuité de celle qui est décrite plus haut. Elle consiste à reprendre en main le banc d'essai pour reproduire, valider et approfondir l'étude expérimentale. Afin d'atteindre une meilleure appréciation quantitative des champs de pression et de température, une modélisation numérique est également effectuée dans chaque cas investigué. Le modèle mathématique utilisé tient compte de la compressibilité du fluide et des effets de la turbulence et repose sur les équations de conservation de la masse, de la quantité de mouvement et de l'énergie. Des améliorations sont apportées également au montage dans le but de mesurer les pressions et températures sur la surface de la buse. La confrontation des résultats obtenus par les essais expérimentaux à la modélisation numérique permet ainsi une compréhension approfondie des phénomènes en jeu.