Etude microphysique des transferts d'énergie lors des phénomènes de rentrée atmosphérique

Abstract

Cette thèse a pour objet l'étude précise du phénomène de recombinaison hétérogène qui génère un surplus de chaleur au voisinage des boucliers de protection thermique lors des rentrées atmosphérique. Outre la complexité du problème aérothermique, il est nécessaire de prendre en compte les déséquilibres chimiques induits par la couche de chocs précédant le nez des engins spatiaux. En prenant en compte la particularité des essais de caractérisation au sol des matériaux, à savoir des jets de plasma afin de reproduire les écoulements à haute enthalpies, nous avons mené une étude sur les différents modèles de catalycité, qui a souligné le manque cruciale de données quant aux paramètres utilisés. En nous basant sur un cas un peu plus académique, un obstacle en cuivre placé dans un « plasma » d'oxygène dissocié, une étude parallèle de l'échelle macroscopique et microscopique a été mise en place afin d'obtenir une compréhension fine des phénomènes. L'outil numérique AQUILON a été validé pour la simulation du jet de plasma sur l'obstacle en cuivre. Une étude théorique de l'adsorption d'un atome d'oxygène sur une surface de cuivre a été réalisée permettant d'aboutir a des résultats de dynamique moléculaire permettant d'obtenir des informations sur les échanges d'énergies, le déplacement des atomes à la surface et l'énergie d'adsorption.