Thèse Cifre - Simulation de Plasma H/F Safran

Thèse Cifre Safran Spacecraft Propulsion - LPP
Le sujet proposé s'inscrit dans le cadre des recherches menées au sein du laboratoire commun d'étude des propulseurs à effet Hall (ComHET) ce qui permet bénéficier du meilleur de l'encadrement scientifique tout en travaillant à la pointe du progrès technologique dans un contexte industriel dynamique et en forte croissance.
L'objectif de ce travail de thèse est de développer des outils numériques performants pour comprendre la physique des plasmas des propulseurs de Hall et ainsi aider à leur conception. Dans ce but, trois axes de travail sont proposés.
Le premier axe de recherche consistera à développer l'outil numérique parallélisé LPPic dans le plan radial-axial (r-z) du propulseur, afin de pouvoir simuler l'expansion du plasma depuis la chambre du propulseur jusqu'à la zone à l'extérieur du canal. Dans un premier temps, le travail portera sur le développement du code pour étendre la simulation du plasma à l'intérieur de la chambre uniquement vers un domaine de simulation incluant la plume du propulseur. Les gaz étudiés seront principalement le xénon et le krypton et, si possible, l'iode. L'étudiant€ participera aux travaux de modélisation de la dynamique des particules neutres, qui interagissent avec le plasma.
Un deuxième axe de recherche consistera à modéliser l'effet des flux de particules chargées sur les parois céramiques du propulseur, en particulier en étudiant l'interaction du plasma avec les parois diélectriques de la chambre de décharge. Quand le modèle sera établi et testé, les résultats du code pourront être comparés avec des quantités déduites des taux d'érosion mesurés expérimentalement. Les paramètres du fonctionnement du propulseur seront également étudiés en fonction des profils des céramiques. De plus, le code sera utilisé pour déterminer quelle configuration permet de réduire les pertes au niveau des parois et l'érosion.
- Une fois le code mis au point, le troisième axe de recherche inclut une utilisation extensive du code sur plusieurs points d'opération, afin de mener une étude détaillée sur une large gamme de paramètres clés du propulseur (amplitude et profil du champ magnétique, pression, tension appliquée, débit de gaz et nature du gaz propulseur). Ce travail nous permettra d'identifier les configurations plus performantes et de comparer les résultats avec les essais expérimentaux. Dans ce cadre, il sera important d'analyser l'effet du transport anormal des électrons, notamment en menant des études de sensibilité en fonction de la valeur du coefficient de transport anormal. Il sera également envisageable d'étudier de possibles pistes d'amélioration pour la modélisation de ce transport.