Application du calcul numérique à la dépressurisation des réservoirs cryogéniques en microgravité

CFD application to depressurization of cryogenic tanks in microgravity

¹ Air Liquide DTA, 38360 Sassenage, France
² CNES Direction des Lanceurs, Rond Point de l'Espace, 91000 Evry, France

Auteur de correspondance : jerome.lacapere@airliquide.com

Reçu : 14 Octobre 2003
Accepté : 6 Avril 2004

Résumé

Afin de contrôler la température des ergols cryogéniques dans les réservoirs des lanceurs spatiaux, il est nécessaire de maîtriser des phénomènes thermodynamiques complexes. Pour les lanceurs du futur, l'apparition de phases à microgravité augmente cette complexité et exige des approches numériques plus complètes. Une phase caractéristique qui interviendra en microgravité dans les futurs lanceurs spatiaux est analysée ici : la dépressurisation des réservoirs cryogéniques. De par les difficultés pour réaliser des essais à grande échelle incluant une phase de microgravité avec un liquide cryogénique, on valide nos méthodes numériques par des essais au sol. Ces essais ont été réalisés sur le site de la Division des Techniques Avancées d'Air Liquide dans le cadre du programme franco-allemand COMPERE.

Abstract

In order to control fluid temperature in cryogenic tanks, it is necessary to handle complex thermodynamics phenomena. For future space launchers, phases containing micro-gravity are responsible for an increased complexity and ask for more complete numerical approaches. One characteristic phase occurring in microgravity in future space launchers is analysed in this paper: depressurisation and liquid movements following gravity perturbation. From the difficulties to perform tests with cryogenic liquid including microgravity in large scale facilities, our numerical methods are validated thanks to test performed on earth. These tests have been performed by the Division des Techniques Avancées – Air Liquide in the framework of the French-German COMPERE program.