Simulation numérique de la combustion turbulente dans les fours verriers utilisant de l'air ou de l'oxygène comme comburant

par Jean-Christophe Arnal

Thèse de doctorat en Énergétique

Sous la direction de Mathieu Mory.

Soutenue en 2002

à Pau .


  • Résumé

    Dans le milieu verrier, l'utilisation du gaz naturel et de l'oxygène pur est en plein essor. Cette approche constitue une solution pour la réduction des Nox, qui sont particulièrement visés par les normes environnemetales. L'objectif de cette thèse est de pouvoir simuler des fours dont l'oxygène pur est l'unique comburant. Développé en interne à Vetrotex International, le code CONVEC est utilisé pour la simulation numérique 3D des fours verriers. Dans sa forme originelle, le modèle de combustion turbulente du code repose sur une approche utilisant la "fonction densité de probabilité présumée" et l'hypothèse de chimie infiniment rapide à une seule étape. De ce fait, les seules espèces prises en compte sont CH4, O2, N2, CO2 et H2O. Cette approche, souvent satisfaisante pour la combustion avec de l'air, devient trop restrictive lorsque le comburant est de l'oxygène. Dans ce cas, l'absence d'azote induit des niveaux de température trop élevés en l'absence d'espèces minoritaires. Le travail de thèse a consisté en premier lieu à implanter un modèle de combustion basé sur la résolution des équilibres thermodynamiques. Cela permet de prendre en compte des espèces minoritaires. Pour les deux comburants, nous avons déterminé quelles espèces sont nécessaires et optimisé leur nombre. Une table de stockage minimisée permettant de trouver toutes les configurations de combustion produites au cours du calcul est engendrée et introduite dans le code. La valisation du modèle a été étudiée dans deux configurations de brûleurs uniques, l'une pour laquelle le comburant est de l'air, l'autre avec de l'oxygène comme comburant. Les comparaisons entre les résultats de la simulation et les mesures expérimentales sont qualitativement cohérentes mais montrent les limites inhérentes au modèle. Enfin une configuration industrielle, pour chacun des cas a été étudiée. L'accent est porté sur l'obtention des températures et des flux aux parois et au milieu vitrifiable.


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Informations

  • Détails : 220 p.
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. p.191-197

Où se trouve cette thèse ?

  • Bibliothèque : Université de Pau et des Pays de l'Adour. Service Commun de la Documentation. Section Sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : US 18533
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