Titre : Simulation de jets de moteurs-fusées à haute altitude et caractérisation de leur signature infrarouge.

La crise environnementale actuelle a conduit à une forte mobilisation pour décarboniser l'industrie aéronautique. La recherche de carburants alternatifs, tels que l'hydrogène ou les carburants aéronautiques durables (SAF), a engendré de nouveaux défis en ce qui concerne la modélisation.
Parmi les nombreux enjeux, la simulation des
écoulements réactifs dans les nouvelles chambres de
combustion, dans lesquelles de multiples structures
de flammes différentes peuvent coexister. La structure interne et la propagation de ces flammes ont un impact significatif sur les mécanismes de stabilisation de flamme et la compréhension de ces phénomènes joue un rôle important dans la conception des chambres de combustionaéronautiques.

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Titre : Modélisation multi-échelle d'échangeurs thermiques de systèmes propulsifs aéronautiques.

L'amélioration de l'efficacité des
échangeurs thermiques est un des principaux défis à
relever pour réduire les émissions de gaz à effet de
serre des avions. Si les progrès en termes
d'optimisation et de fabrication additive permettent de
concevoir des échangeurs toujours plus complexes,
ils rendent également la prédiction de leurs
performances d'autant plus difficile.
L'objectif de cette thèse est de développer et évaluer
des modèles multi-échelles d'échangeurs à l'aide de
méthodes de remontée d'échelle des transferts en
milieu poreux.

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Titre : Modélisation et simulation de la combustion H2/air dans les foyers aéronautiques.

Dans le cadre des secteurs aérospatial et militaire, les moteurs-fusées à propergol solide ou à ergols liquides sont largement utilisés pour propulser des engins à une
altitude supérieure à 80 km. Le fonctionnement de ces moteurs génère des jets caractérisés par des écoulements compressibles et éventuellement diphasiques. Ces jets présentent un aspect raréfié dans certaines régions et sont composés de gaz de combustion, et de particules d’alumine pour des propergols solides aluminisés. En sortie de tuyère, l’écoulement subit une forte détente due à la différence de pression entre la chambre de combustion et le milieu extérieur.

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Titre : Effets du rayonnement thermique sur la vitesse et l’accélération de flamme dans des mélanges dilués par des gaz brûlés.

Dans le contexte de la transition énergétique et de la décarbonation, le développement
de technologies de combustion plus propres est devenu un défi majeur. La combustion
de l'hydrogène et l'oxycombustion du méthane apparaissent comme des procédés
prometteurs en raison de leur potentiel d'exploitation neutre en carbone. Cependant, ces
technologies sont confrontées à des défis importants liés aux températures de flamme
élevées et à l'augmentation possible des émissions de NOx.

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Titre : Analyse des instabilités de combustion dans les systèmes annulaires combinant des expériences de brisure de symétrie, des mesures systématiques de fonctions descriptives de flammes et des modèles d’ordre réduit.

Les instabilités thermo-acoustiques peuvent avoir un impact majeur sur l’opérabilité
des systèmes de combustion, endommager la chambre de combustion, voire la
détruire. Les instabilités couplées par des modes azimutaux, caractéristiques des
foyers annulaires utilisés dans les moteurs aéronautiques ou les turbines à gaz,
requièrent une attention particulière et sont l’objet de cette étude.

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Titre : Modélisation bas-ordre des instabilités de combustion à haute-fréquence dans les moteurs-fusées à propulsion liquide.

Les instabilités de combustion dans les moteurs fusées à propulsion liquide sont difficiles à prédire et à modéliser.
Le laboratoire EM2C, en partenariat avec le CNES et ArianeGroup, développe donc StaHF, un code bas
ordre basé sur le principe de projection modale des oscillations de pression afin d'estimer le taux de croissance des instabilités.

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Titre : Stabilisation et comportement dynamiques de flammes à combustible liquide avec injection multipoint pour l’aéronautique.

L'amélioration de la qualité de l'air aux abords des aéroports nécessite une amélioration des stratégies de combustion dans les moteurs d'avion. Afin d'éviter de rencontrer les conditions de forte production d'oxydes d'azote, il est nécessaire de contrôler la température de flamme. L'une des voies à suivre, pour cela, consiste à utiliser un injecteur multipoint permettant de fonctionner dans un mode dit prémélangé pauvre.

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Titre : Étude expérimentale des flammes LOX/CH4 dans les moteurs-fusées.

Utiliser le méthane comme carburant dans
les moteurs fusées présente beaucoup d’avantages
mais la combustion avec de l’oxygène pur à haute
pression reste mal comprise. D’un point de vue
thermodynamique, le méthane et l’oxygène partagent
des valeurs de point critique très similaires, ce qui
rend difficile la prédiction du mélange des ergols,
l’accrochage, la stabilité et la structure de la flamme.

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Titre : Efficacité énergétique de la conversion du CO2 par décharges plasmas nanosecondes.

Afin de contenir la menace du réchauffement climatique sur l’habitabilité de notre planète, les activités humaines doivent se passer d’hydrocarbures fossiles. Pour relever ce défi, on peut utiliser des sources d'énergie bas-carbone pour convertir le CO2 en CO, puis transformer ce CO en hydrocarbures, dont le bilan carbone d’utilisation est globalement neutre. La dissociation du CO2 en CO est l'étape critique de ce processus.

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Titre : Cinétique d’un plasma air/argon en recombinaison hors-équilibre

Les entrées atmosphériques sont l’une des phases les
plus critiques des missions spatiales. Un vaisseau entrant dans l’atmosphère terrestre subit un fort chauffage via conduction et rayonnement. Dans la région de l’arrièce-corps, le flux thermique est dominé par le rayonnement, qui est prédit avec de fortes incertitudes qui induisent une surestimation des marges de sécurité pour le dimensionnement des TPS. Les incertitudes proviennent des limites des modèles cinétiques pour la prédiction des densités hors-équilibre des principales
espèces rayonnantes dans la zone d’arrière-corps.

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Titre : Effets thermochimiques des décharges plasma nanosecondes sur la stabilisation de flammes pauvres

La combustion de carburants fossiles,
neutres ou sans carbone produit des oxides d’azote
(NO X ) néfastes pour la santé humaine et les
écosystèmes. Les flammes prémélangées pauvres ont
une température plus basse, limitant ainsi la
formation de NO mais elles sont instables et sujettes
à extinction. La combustion assistée par plasma avec
des décharges Nanosecondes Répétitives Pulsées
(NRP) a surtout été étudiée dans des brûleurs
académiques de faible puissance dont les émissions
de NO X sont toujours plus élevé es avec plasma que
sans.

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Titre : Modélisation des transferts radiatifs : propriétés radiatives, simulation numérique et interactions
couplées

Ce manuscrit d’habilitation synthétise des
travaux portant sur la modélisation du transfert
radiatif à l'aide de la simulation numérique. La
première partie porte sur la modélisation des
propriétés radiatives des milieux gazeux ou
particulaires. Un modèle statistique à bande étroite
hybride est établi pour prédire le rayonnement hors
équilibre impactant les véhicules spatiaux lors des
entrées atmosphériques...

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Titre : Cinetique de recombinaison des plamas hors-équilibres azote-argon

Prédire les tranferts d'énergie entre un plasma d'azote en recombinaison et son environnement est un enjeu majeur pour des applications telles que la rentrée atmosphérique, la combustion assistéepar plasma, la fusion par confinement magnétique et le traitement des surfaces...

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Titre : Quantification d'incertitudes dans les simulations aux grandes échelles de flammes d'hydrogène
stabilisées par auto-allumage.

La combustion est une source d'énergie omniprésente dans notre société. Afin de minimiser ses émissions
polluantes, dans un contexte où les conditions opératoires et les modèles de calculs sont incertains, nous devons être capables
de quantifier les incertitudes de nos simulations prédictives...

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Titre : Carbon Monoxide Dissociation Examined by Laser Absorption Spectroscopy at Near-Electronvolt Temperatures.

This presentation will review recent progress in laser absorption spectroscopy, emphasizing shock-tube applications for entry studies. Recent work in my previous group at UCLA demonstrated that MHz-rate measurements by laser absorption spectroscopy can be performed by modulating DFB laser via bias-tee circuitry. This time resolution is sufficient to resolve events on the μs scale, such as high-temperature dissociation and vibrational relaxation relevant to entry conditions.

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