Simulation aux grandes échelles de la combustion en charge stratifiée

par Fabien Defransure

Thèse de doctorat en Energétique

Sous la direction de Denis Veynante.


  • Résumé

    Rge stratifiée par injection directe d'essence. Le moteur peut fonctionner avec un mélange globalement pauvre et la combustion se développe dans un milieu de richesse variable. Pour répondre aux besoins de compréhension physique du développement de la combustion dans de tels milieux, une Action de Recherche Concertée (ARC) " combustion en charge stratifiée " a été créée et regroupe des actions expérimentales et numériques. Cette thèse est consacrée à la modélisation de la combustion dans les milieux de richesse variable. Elle est basée sur la simulation aux grandes échelles. Le modèle de combustion choisi est le modèle de flamme épaissie implanté dans le code AVBP. Il a d'abord été testé sur un cas académique de flamme rencontrant une hétérogénéité de richesse. Devant sa relative défaillance à reproduire l'effet de l'hétérogénéité sur la propagation de la flamme, des évolutions ont été proposées. Elles permettent de mieux la décrire et fournissent une description plus physique de la composition des gaz brûlés. Les simulations des expériences de l'ARC montrent la capacité du modèle à reproduire des phénomènes propres aux flammes stratifiées comme la poursuite de la réaction alors que la richesse rencontrée est sous la limite d'inflammabilité pauvre. La simulation de la configuration en " bombe " montre aussi la prise en compte naturelle par le modèle des effets de pression sur la vitesse de flamme. Ce modèle semble donc un bon candidat à la description de la combustion dans les moteurs, qu'ils fonctionnent ou non en charge stratifiée.

  • Titre traduit

    Large eddy simulation of stratified load combustion


  • Pas de résumé disponible.


  • Résumé

    N order to reduce greenhouse gas and pollutants emissions, car manufacturers investigate new combustion processes such as stratified load combustion by gasoline direct injection. The engine can work with a globally poor mixture and the flame propagates into an heterogeneous mixture where the equivalence ratio is variable. To answer to the need of physical understanding of flame propagation into such heterogeneous mixture, a Research Action called ``Stratified load combustion" has been created where numerical and experimental actions have been carried out. This work belongs to this research action and is devoted to the modelling of combustion in heterogeneous mixture. It is based on large eddy simulation (LES). The combustion model used is the artificially thickened flame model. This model has been first tested on an academic case of a laminar stratified flame. Because it didn't correctly describe stratified flame propagation, some evolutions of the model have been proposed and provided a better description of the flame propagation and burnt gases composition. All the simulations carried out on the experiments of the Research Action have showed the capacity of the thickened flame model to reproduce specific phenomena of a stratified flame such as the continuation of combustion even though the equivalence ratio met by the flame front is under the poor extinction limit. Moreover, the capacity of the model to naturally take into account pressure effects on flame speed has been exposed. That's why the artificially thickened flame model appears to be a good candidate to describe combustion in engines as well as for stratified load combustion as for homogeneous combustion.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (II-218-9 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. 95 réf.

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