Prédiction numérique des écoulements turbulents réactifs : Flamme turbulente oblique prémélangée et interaction flamme/tourbillons

par Bruno Roche

Thèse de doctorat en sciences. Thermique transferts énergétiques

Sous la direction de Dany Escudié.

Soutenue en 1995

à l'Ecole centrale de Lyon .


  • Résumé

    La comprehension et la modelisation des phenomenes physiques intervenant dans la combustion turbulente sont primordiaux pour l'etude et l'optimisation des dispositifs industriels tels que les moteurs a allumage commande ou les bruleurs. La complexite du probleme est liee a l'interaction entre les phenomenes thermo-chimiques, caracterisant un front de flamme, et les echelles du spectre continu de la turbulence. Le probleme peut etre simplifie si l'on discretise le spectre de la turbulence en assimilant chaque echelle turbulente a un tourbillon. Les travaux que nous avons realises dans le cadre de cette etude, s'articulent autour de deux axes: la prediction d'une flamme turbulente premelangee et la simulation de l'interaction entre un front de flamme oblique premelangee et une allee tourbillonnaire de von karman. Le premier point est aborde par une simulation de reference en ecoulement laminaire. Puis la flamme oblique turbulente premelangee est etudiee. Deux premelanges, air-hydrogene et air-methane, permettent de traiter le probleme de l'influence du nombre de lewis sur la structure de ces flammes. Dans une deuxieme partie, on s'interesse a l'interaction entre une flamme oblique laminaire de premelange air-hydrogene et une allee tourbillonnaire de von karman. La prediction de cette configuration met en evidence l'influence des tourbillons sur le plissement et l'extinction du front de flamme. Pour chacune de ces etapes, la comparaison entre les predictions numeriques et des donnees experimentales est realisee. Elle nous permet d'analyser les performances des modelisations et elle apporte des informations complementaires sur les phenomenes etudies.


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  • Résumé

    The analysis and modelisation of the turbulent combustion is an important step for the study and simulation of industrial devices such as reciprocating engines of burners. The problem complexity is linked to the interaction between the thermo-chemical phenomena of the flame front and the scales of the turbulence spectrum. This problem can be simplified if we discretize the turbulence spectrum by treating each turbulent scale as a vortex. Our work in this domain follows two main axis : the prediction of a turbulent flame front and the simulation between an oblique flame front and a von Karman vortex street. The first part starts with the simulation of a laminar reference case. Then, the turbulent premixed oblique flame front is studied. The problem of the Lewis number influence on the flame structure is treated using two cases of mixing, hydrogen-air and methane-air. In a second part, we study the interaction between laminar premixed hydrogen-air oblique flame front and a von Karman vortex street. The prediction of this phenomenon show the vortex influence on the wrinkling and the extinction of the flame front. For each step, the comparison between numerical predictions and experimental data is realized. It allows us to analyze the performance of the modelisations and gives complementary data on the studied phenomena.

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  • Détails : N.P. P.

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  • Cote : T1624
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