Simulation numérique tridimensionnelle, à la microéchelle, de la combustion en lit fixe de schistes bitumineux

3D microscale numerical simulation of oil shale combustion in fixed bed

• Auteur / Autrice : Gérald Debenest
• Direction : Jean-François Thovert
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Énergie, thermique, combustion
• Date : Soutenance en 2003
• Etablissement(s) : Poitiers
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences pour l'ingénieur et aéronautique (Poitiers1992-2008)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Combustion

Méthodes de simulation

Écoulement tridimensionnel

Transfert de chaleur

Matériaux poreux

Résumé

Cette étude théorique et numérique concerne les phénomènes de propagation de fronts de réaction dans des empilements de grains comportant une faible fraction de matière organique. On s'appuie sur une description microscopique de l'ensemble des mécanismes impliqués. Un code de simulation numérique tridimensionnelle a été développé. Des simulations directes ont été menées en vue de caractériser de façon précise les nombreux régimes de propagation, de donner des informations complètes quant aux conditions thermochimiques locales, et enfin de conduire des études paramétriques en faisant varier les propriétés physiques du matériau ou sa composition. Enfin, la dernière partie de ce mémoire est consacrée à la discussion de nos résultats et à la comparaison des descriptions microscopiques et macroscopiques. Elle permet également de discuter de la validité d'une description homogénéisée et de donner des critères quant à son application. Pour terminer, nous donnons une estimation plus fine des coefficients impliqués dans cette description à la grande échelle.

This study, theorical and numerical, deals with the reaction front propagation phenomena in real porous media containing a small amount of organic compound. In order to do this, we choose to use a microscopic point of view to take into account all mechanisms involved. So, a three-dimensional numerical code has been developed. Direct simulations were made to characterize the various regimes we can encounter, to give a whole set of local thermochemical conditions, and finally to manage parametric studies, where physical properties and composition of the media were changed. Finally, the last part of this study is devoted to the discussion of the results obtained and to the comparison of the two approaches, namely macro- and microscopic. This last part allows to discuss the validity of the homogenized description and to provide criterion for its application. We finish with an estimate of the coefficients involved in the upsacled description.