Équations d’état pour les simulations d’écoulements issus de matériaux énergétiques condensés

Résumé : Les simulations numériques d’écoulements issus de matériaux énergétiques condensés mettent en jeu des phénomènes physiques complexes à modéliser. L’équation d’état (EOS) est un point majeur gouvernant la précision, la robustesse, et la rapidité des simulations numériques. Certaines EOS se sont imposées mondialement comme Noble-Abel (NA) en balistique intérieure, ou Jones-Wilkins-Lee (JWL) pour les produits de détonation d’explosifs. 
Cependant, ces EOS présentent des problèmes majeurs lorsqu’elles sont utilisées dans les codes d’écoulement. Les principales difficultés sont liées à leur domaine de validité souvent assez restreint, à leur domaine de convexité, et la complexité des formulations. Ces problèmes amènent à des simulations erronées ou à l’échec des codes de calcul. Ces constats sont à l’origine des présents travaux.
Une alternative à l’EOS NA est proposée pour les applications en balistique intérieure. Cette EOS est basée sur une expansion du viriel à l’ordre 1 et fournit de meilleurs résultats que NA hors de sa gamme d’ajustement.
Une nouvelle méthode numérique est développée pour l’utilisation des EOS de type Mie-Grüneisen comme JWL dans les codes d’écoulement. Cette méthode se base sur une EOS prédicteur simple dont les paramètres sont transportés puis relaxés vers une EOS cible. Cela améliore significativement les performances et la robustesse des calculs.
Une alternative à l’EOS JWL est étudiée par la suite. En s’inspirant des codes thermochimiques, les espèces gazeuses des produits de détonation sont modélisées par l’EOS Becker-Kistiakowsky-Wilson, et les espèces condensées par l’EOS Cochran-Chan. Contrairement à JWL, la composition est ainsi accessible. Cela permet d’élargir la gamme de validité et de modéliser des phénomènes physiques supplémentaires.

Jury

• Ashwin CHINNAYYA  -  Rapporteur - Professeur des universités, ISAE-ENSMA
• Boniface NKONGA -  Rapporteur - Professeur des universités, Université de Nice Sophia-Antipolis
• Eric SCHALL  -  Examinateur - Maître de conférences, Université de Pau et des Pays de l’Adour
• Nathalie FAVRETTO-CRISTINI  -  Présidente du jury - Directrice de recherche, CNRS LMA
• Olivier LE METAYER -   Examinateur - Professeur des universités, Aix-Marseille Université
• Richard SAUREL  -  Directeur de thèse- Professeur des universités, Aix-Marseille Université

La soutenance de thèse de Mr Loann Neron est prévue le  jeudi 17 octobre à 10h00 - amphithéâtre du LMA

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