Simulation numérique d'écoulements réactifs instationnaires à faibles nombres de Mach

par Julien de Charentenay

Thèse de doctorat en Energétique

Sous la direction de Dominique Thévenin.


  • Résumé

    Au cours de ce travail, l'étude du front de flamme est réalisée grâce à la simulation d'écoulements réactifs multi-espèces. Dans ce cadre, deux codes de simulation numérique directe bases respectivement sur les équations compressibles et sur l'hypothèse des faibles nombres de MAachsont comparés sur trois cas de complexité croissante. Le post-traitement des résultats obtenus montre que les flammes obtenues avec l'approche des faibles nombres de mach sont très similaires à celles obtenues avec l'approche compressible, tout en réduisant sensiblement le temps de calcul. Le code de simulation numérique directe base sur la formulation des faibles nombres de Mach a permis d'étudier l'influence des modelés de transport dans le cas des flammes prémélangées turbulentes. Les simulations d'interactions flammes / tourbillons et flammes / turbulence ont mis en évidence que les flammes obtenues en prenant en compte l'effet Soret sont plus plissées que lorsque l'on néglige cet effet. Toutefois, le traitement statistique de ces résultats n'a pas permis d'identifier avec certitude l'impact des modèles de transport détaillés sur la modélisation de ces flammes. Afin de confronter simulations et expériences, les méthodes numériques utilisées dans les codes de simulation numérique directe ont été modifiées pour utiliser des maillages lâches et irréguliers et de grands pas de temps. L'impact de ces modifications est identifié sur deux cas-tests simples : l'erreur observée est de l'ordre de 7%. La comparaison des simulations et des mesures expérimentales dans le cas d'une flamme a structures cohérentes montre que la fréquence des instabilités est parfaitement reproduite par ce calcul simplifie, mais que la taille de ces structures est sous-estimée par la simulation. Le processus de combustion est globalement très bien reproduit, comme le montrent les profils de température et d'espèces.


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Informations

  • Détails : 1 vol. (VIII-184 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. 159 réf.

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  • Cote : TH 61449
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