Modélisation détaillée des transferts radiatifs et couplage avec la cinétique chimique dans des systèmes en combustion

par Amaury de Guilhem de Lataillade

Thèse de doctorat en Énergétique et transferts

Sous la direction de Didier Grouset.

Soutenue en 2001

à Toulouse, INPT .


  • Résumé

    En matière d'environnement, la maîtrise des produits polluants de la combustion est l'une des préoccupations actuelles. Les cinétiques chimiques de ces polluants sont fortement dépendantes de la température et donc des transferts d'énergie qui sont dominés à grandes échelles par les échanges radiatifs. Or, ces derniers sont eux-mêmes influencés par la température et la composition chimique du mélange de suies et de gaz. La modélisation de ces systèmes est donc celle d'un couplage sensible entre cinétique chimique et rayonnement thermique. Dans ce cadre, notre travail de thèse vise au développement d'un modèle radiatif de référence, de sa réduction et de son couplage avec un modèle détaillé de combustion. Nos solutions radiatives de références sont produites sur la base d'une formulation intégrale en échanges nets de l'équation de tranfert radiatif et d'un modèle statistique à bandes étroites (Malkmus) formulé en k-distributions pour la représentation spectrale des propriétés radiatives des gaz. La résolution numérique conduisant à l'estimation des termes sources volumiques est assurée par la méthode de Monte-Carlo. Diverses démarches de réduction de variance sont proposées qui pour la plupart s'appuient sur une exploration détaillée des relations entre les dimensions spectrales (spectre de raies) et optico-géométriques (intégrations géométriques et angulaires). Toujours autour de la méthode de Monte Carlo, nous montrons comment les matrices de sensibilités des termes sources aux concentrations et températures peuvent, à faible coût numérique, être estimées en parallèle de l'algorithme initial, ce qui nous permet d'aborder le couplage avec la combustion sur la base d'un développement de Taylor au premier ordre. Au stade actuel de cette recherche, notre méthodologie de couplage a pu être mise en oeuvre pour une flamme plane de diffusion méthane-air à jets opposés, produite sur la base d'un mécanisme de combustion détaillé du méthane. Les résultats coincident avec ceux découlant de l'utilisation d'un modèle radiatif mince pour des configurations à fort taux d'étirement, et ils sont conformes à la littérature pour les très faibles taux d'étirement où la flamme s'élargit et devient optiquement plus épaisse. . .


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Informations

  • Détails : 190 p.
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. p.178-190

Où se trouve cette thèse ?

  • Bibliothèque : Ecole nationale supérieure d'électrotechnique, d'électronique, d'informatique, d'hydraulique et des télécommunications. Bibliothèque centrale.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 01INPT004H/1
  • Bibliothèque : Ecole des Mines d'Albi. Centre de documentation.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : P130-GUI
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