Etude expérimentale et numérique d'un système de contrôle TVS pour les réservoirs d'ergols cryogéniques - Archive ouverte HAL Access content directly
Conference Papers Year : 2015

Etude expérimentale et numérique d'un système de contrôle TVS pour les réservoirs d'ergols cryogéniques

Abstract

Un verrou technologique des missions spatiales de longue durée utilisant une propulsion cryogénique est l’auto-pressurisation des réservoirs d’ergols, soumis au rayonnement solaire direct ou à des entrées thermiques. Cette auto-pressurisation doit être contrôlée pour assurer la pérennité de la mission, tout en minimisant la perte d’ergols associée au contrôle. La méthode Thermodynamic Venting System (TVS) prélève une fraction liquide dans le réservoir, la refroidit dans un échangeur de chaleur puis la réinjecte dans le réservoir sous forme d’un spray sous-refroidi. Sous l’effet de l’injection, la vapeur condense, le bain liquide se déstratifie et la pression baisse. Le dispositif est étudié, à fin d’optimisation, à la fois expérimentalement sur un banc réalisé en utilisant un fluide de similitude (Novec 1230) et numériquement grâce à un solveur combinant compressibilité artificielle, méthode VOF pour le suivi d’interface et prise en compte du transfert de masse à l’interface liquide / vapeur via un bilan thermique.
A technological barrier for long duration space missions using cryogenic propulsion is the control of propellant tank self-pressurization. Since the liquid propellant submitted to solar fluxes tends to vaporize, the pressure rise must be controlled to prevent mission failure. The Thermodynamic Vent System (TVS) control strategy pumps some liquid propellant from the tank, cools it down through a heat exchanger and re-injects it as a sub-cooled spray inside the tank. The tank pressure drops due to vapor condensation and liquid bath destratification. The TVS strategy is studied both experimentally using an on-ground set up that works with a surrogate fluid (Novec1230 by 3M) and numerically with a solver combining artificial compressibility, a VOF approach for interface tracking and a sharp interface phase change model.
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Dates and versions

hal-02071339 , version 1 (05-03-2020)

Identifiers

  • HAL Id : hal-02071339 , version 1

Cite

Samuel Mer, Jean-Paul Thibault, Christophe Eric Corre. Etude expérimentale et numérique d'un système de contrôle TVS pour les réservoirs d'ergols cryogéniques. 22ème Congrès Français de Mécanique, Aug 2015, Lyon, France. ⟨hal-02071339⟩
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