Analyse des effets acoustiques à haute fréquence/haute intensité sur l'injection coaxiale : application aux moteurs-fusées

Le contexte de ce travail repose sur l'etude des instabilites de combustion au sein des moteurs-fusees a propergols liquides. Cette etude se concentre sur les effets des champs acoustiques transverses de haute amplitude sur l'injection coaxiale en conditions non-reactives. La reponse acoustique du systeme d'injection est dependante des proprietes locales du champ acoustique dans la cavite d'injection. La modification du processus d'atomisation, induit par le champ acoustique, a ete analysee dans des configurations simples et multiinjection. Des experiences ont ete menees pour des regimes d'atomisation de faibles et hauts nombres de Weber. Trois phenomenes ont ete observes: un aplatissement du jet, une amelioration du processus d'atomisation et la deviation du systeme liquide. La combinaison de ces trois phenomenes en configuration multi-injection resulte en un phenomene de regroupement de gouttes. En presence de combustion, un tel regroupement pourraitmener a un degagement de chaleur non-uniforme susceptible de declencher ou d'entretenir des instabilites de combustion. Un modele theorique base sur les equations d'acoustique non-lineaire a ete developpe pour donner les expressions generales de pression de radiation et de forces de radiations resultantes applique aux objets spheriques et cylindriques en champ stationnaire ou progressif. Le modele a ete utilise pour interpreter et quantifier les observations experimentales en configurations liquide/gaz, trans-critique/super-critique et gaz/gaz, et a permis de montrer que le nombre de Helmholtz qui caracterise le champ acoustique, et le rapport de densite qui caracterise les deux milieux, sont deux parametres cruciaux. Les principales conclusions montrent que le phenomene observe peut etre interprete comme resultant de l'acoustique non-lineaire, dont le parametre cle etant le ratio de densite. Cela exige que la couche separant les deux milieux, vue comme une interface, ne doive pas etre reduite uniquement a une interface liquide/gaz.