Etude numerique d'un jet diesel reactif

par NICOLAS LEVY

Thèse de doctorat en Sciences appliquées

Sous la direction de JEAN-CLAUDE CHAMPOUSSIN.

Soutenue en 1997

à l'ECL .

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  • Résumé

    Le travail presente porte sur la simulation 3d a l'aide du code kiva-ii d'un jet diesel reactif dans une chambre de combustion a volume constant. Tous les elements de la chaine de combustion (injection-atomisation, auto-inflammation, combustion turbulente) y sont analyses. Avec l'hypothese d'atomisation immediate au nez de l'injecteur, il est montre que le jet polydisperse peut etre correctement predit, a condition que les vitesses d'injection soient surestimees par rapport a la realite. Le role majeur joue par la force de trainee sur l'augmentation du smd a ete clairement mis en evidence. Une pdf de taille de gouttes suivant une loi du khi-deux specifique, proportionnelle a d#3exp(d), a ete proposee. Les diagnostics optiques (mesures de granulo-velocimetrie laser et visualisations en cinematographie ultra-rapide) du jet non reactif confirment les vitesses et diametres ainsi que la penetration calcules. Un mecanisme de cinetique chimique de l'auto-inflammation, base sur un schema reduit a 16 reactions, decrit les differentes etapes radicalaires avant l'inflammation spontanee (reactions de basse et moyenne temperature). Le delai d'allumage correspondant a ete valide experimentalement sur des cas tests en 2d. Neanmoins le calage du mecanisme en 3d n'etant pas actuellement suffisamment universel, une reaction globale a ete retenue pour la suite. Un modele de flammelettes, fonde sur le concept de la fraction de melange z et de son taux de dissipation , a ete implante dans le code 3d. Une bibliotheque creee pour la combustion laminaire du dodecane, permet alors le decouplage entre l'aerodynamique turbulente 3d et la cinetique 1d. L'application de ce formalisme en milieu diphasique a necessite l'introduction de termes sources particulaires, dus a l'evaporation des gouttes, dans les equations de z et de z'#2. Une modelisation du terme source concernant la variance, terme peu etudie, a ete proposee. Le code 3d resout alors les equations de z et de z'#2, et une estimation de x est deduite. L'utilisation de ces trois variables et la presomption d'une pdf liee au melange turbulent, combinees avec la bibliotheque precedemment decrite, fournit alors le taux de reaction moyen.


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Informations

  • Détails : 269 P.
  • Annexes : 208 REF.

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  • Bibliothèque : Ecole centrale de Lyon. Bibliothèque Michel Serres.
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