Numerical Study of the Aeroelastic Stability of an Overexpanded Rocket Nozzle - Université de technologie de Compiègne Access content directly
Journal Articles Revue Européenne des Éléments Finis Year : 2012

Numerical Study of the Aeroelastic Stability of an Overexpanded Rocket Nozzle

Abstract

A numerical model for studying aeroelastic stability is proposed in this paper with application to the overexpanded rocket engines. Starting from previous results obtained by Pekkari's team [PEK 93], the model is extended to take into account dynamic instabilities. A mono- dimensional model is used to check the effects of the chosen solicitation form on the global stability of a flexible nozzle. We observe that stability is influenced with the initial position of the separation shock. A static instability will be revealed by the presence of a zero value for one modal frequency, whereas a dynamic instability will appear after coalescing modes (similar to well-known flutter phenomena). Finally, a calculation is conducted in coupling two codes, one dedicated to structure dynamics, the second to the fluid phase in order to validate the stability model in the general two-dimensional case of an overexpanded rocket engine.
Nous présentons ici un modèle numérique de stabilité aéroélastique appliqué aux cas de divergents de moteurs fusée sur détendus (présence d'un choc de décollement). Partant du modèle développé par l'équipe de Pekkari [PEK93], nous proposons une extension pour la prise en compte des instabilités de type dynamique. Après vérification sur un modèle 1D simplifié nous observons que la stabilité d'un divergent flexible, pour la forme de sollicitation analytique proposée par le modèle, est fonction de la position initiale du choc de décollement. La perte de stabilité statique apparaît suite à l'annulation d'une des fréquences fondamentales de la structure. Dans le cas dynamique, il s'agit d'une coalescence de deux fréquences, phénomène analogue au cas connu du flutter. Un calcul numérique avec couplage de codes, l'un dédié au fluide, l'autre à la structure, est finalement conduit pour permettre de valider la forme analytique de la sollicitation du modèle, dans le cas général d'une tuyère bidimensionnelle sur détendue.
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Dates and versions

hal-01993679 , version 1 (25-01-2019)

Identifiers

Cite

Emmanuel Lefrançois, Gouri Dhatt, Dany Vandromme. Numerical Study of the Aeroelastic Stability of an Overexpanded Rocket Nozzle. Revue Européenne des Éléments Finis, 2012, 9 (6-7), pp.727-762. ⟨10.1080/12506559.2000.10511483⟩. ⟨hal-01993679⟩
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