Couplage multi-physique : combustion turbulente, rayonnement, cinétique chimique

par Mickaël Lecanu

Thèse de doctorat en Énergétique

Sous la direction de Denis Veynante.


  • Résumé

    Des simulations numériques directes (DNS) et des simulations aux grandes échelles (LES) de combustion turbulente, prenant en compte les transferts thermiques et la formation d’espèces polluantes (NOx) ont été effectuées en couplant trois codes Fortran spécifiques à chaque domaine. Ce couplage a été réalisé en utilisant l’infrastructure logicielle pour les applications distribuées en environnement hétérogène qu’est CORBA. Le premier code résout les équations de Navier-Stokes ainsi que celles des espèces majoritaires. A partir de ces données transférées via des protocoles Internet, le deuxième code estime la formation de NOx, tandis que le troisième détermine les transferts thermiques dus au rayonnement des gaz CO2 etH2O. Ces différents types de calculs sont difficiles à mettre en œuvre dans un couplage, à cause des différentes échelles de temps de chacun des phénomènes. Les transferts radiatifs sont basés sur le temps convectif des grandes structures de l’écoulement, la formation de polluants est basée sur un temps chimique et les phénomènes acoustiques dus à la combustion sont pilotés par un temps acoustique. Notre approche tire donc profit des différentes échelles de temps caractéristique de chaque phénomène afin de réduire le temps global d’un calcul prenant en compte ces différents phénomènes. Des cas de validations entre chaque code ont été réalisés avec succès, avant d’entreprendre un calcul incluant le couplage complet. Le couplage complet montre, sur la configuration étudiée que la prise en compte des transferts radiatifs a tendance à baisser les niveaux de température de la flamme turbulente et à modifier la forme de l’écoulement. Il en résulte alors une diminution de la quantité d’espèces polluantes formée. En effet, ces espèces chimiques sont essentiellement produites dans les zones de fortes températures.

  • Titre traduit

    Multi-physics coupling : turbulent combustion, radiative heat transfer, kinetic chemical


  • Résumé

    Direct and large eddy simulations (DNS and LES) of turbulent combustion including pollutant formation and radiative heat transfers are conducted coupling three specific parralel fortran codes though the specialized language CORBA. The first code solves Navier-Stokes, main species and energy balance equations. From these data, the second code estimates Nox formation whereas the third one determines radiative heat transfers of gases CO2 and H2O. The different kinds of calculations are very hard to be simulated together because of the time scale of each phenomenon. Radiative heat transfer is based on a convective time of large structures, pollutant formation on a chemical time and acoustic phenomenon induced by combustion on an acoustic time. Our approach takes advantage of the different characteristic time scales involved to reduce the overall computational times. Successful validation cases show the effect of the radiative heat transfer on temperature fields and then on pollutants species fields. Pollutants species levels are very sensitive to temperature and then decrease.

Consulter en bibliothèque

La version de soutenance existe sous forme papier

Informations

  • Détails : 1 vol. (IV-205 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. 188 références

Où se trouve cette thèse ?

  • Bibliothèque : CentraleSupélec. Bibliothèque.
  • Non disponible pour le PEB
  • Cote : TH62823
Voir dans le Sudoc, catalogue collectif des bibliothèques de l'enseignement supérieur et de la recherche.