À haute altitude, certains lanceurs spatiaux peuvent être sujets à un phénomène connu sous le nom de PIFS (Plume Induced Flow Separation).
Ce phénomène est causé par l’éclatement des jets des tuyères à haute altitude, du fait de la diminution de la pression ambiante. Cet éclatement des jets provoque un blocage de l’écoulement libre autour du lanceur et un détachement de la couche limite se produit alors sur la partie arrière du lanceur. Une zone de recirculation, composée d’un mélange des gaz chauds issus des jets et de l’air amont, se crée ainsi entre la partie basse du lanceur et le point de séparation (distance de PIFS). Les parois du lanceur en contact avec cette zone de mélange de gaz, sont alors soumises à des températures extrêmes.
Le phénomène de PIFS ayant été observé et quantifié sur Saturn V, ce lanceur a été choisi pour la réalisation des calculs.
Dans le cadre d’une étude menée conjointement avec ArianeGroup, le centre de calcul d’INGELIANCE, à Bordeaux, a réalisé des simulations avec le code de calcul FLUSEPA (code de mécanique des fluides développé par ArianeGroup) dans le but de s’assurer de la capacité du code à reproduire le phénomène de PIFS au culot des lanceurs spatiaux à haute altitude et haut Mach.
La bonne prédiction de cette distance de PIFS est critique pour le dimensionnement des systèmes de protection thermique.
Ces calculs de Haute Performance ont été menés au Centre de Calcul Recherche et Technologie (CCRT) du CEA afin d’adresser un nombre suffisant de cœurs. Chaque condition de vol a nécessité environ 1,5 à 2 semaines de calcul sur 420 cœurs pour un maillage autour du lanceur de l’ordre de 45 millions d’éléments.
