Simulation aux grandes échelles des instabilités de combustion : vers le couplage fluide/structure

Large Eddy Simulation of combustion instabilities : towards fluid/structure coupling

• Auteur / Autrice : Aloïs Sengissen
• Direction : Thierry Poinsot
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Dynamique des fluides
• Date : Soutenance en 2006
• Etablissement(s) : Toulouse, INPT

Mots clés

Mots clés contrôlés

Interaction fluide-structure

Combustion

Mots clés libres

Les

Fonction de transfert de flamme

Résumé

Afin de pouvoir satisfaire aux normes de pollutions, les turbines à agaz actuelles sont contraintes à fonctionner dans le régime pauvre. Le mode de combustion qui en résulte peut présenter des instabilités suceptibles de dégrader la durée de vie des composants de la structure. Malheureusement, ces instabilités sont totalement imprévisibles à l'aide des méthodes d'ingénierie classiques. Le but de cette thèse, effectuée dans le cadre du projet Européen DESIRE, est de démontrer le potentiel de l'approche de la Simulation aux Grandes Échelles (LES) pour prédire ces instabilités et évaluer leur impact sur la structure. Avant de procéder au couplage proprement dit, de nombreux phénomènes sont à éclaircir, tels que le rôle des fluctuations de richesse dans le caractère instationnaire de la réaction, ou l'influence des conditions limites thermiques sur les régimes instables.

A spécificity of modern gas turbines is that these systems operate in very lean regimes to satisfy emission regulations. The resulting flames may be sensitive to combustion oscillations wich could dramatically diminish their service life due to the fatigue of the structure. Unfortunately the prediction of combustion instabilities using standard engineering tools is impossible. This thesis, in the framework of the DESIRE European project, investigates the capabilities of the Large Eddy Simulation (LES) approach to predict the instability and to evaluate its impact on the structure. On the way towards this fluid/structure coupling, many phenomena remain unclear, such as the role of equivalence ratio fluctuations in inducing an unsteady reaction rate, or the influence of thermal boundary conditions on these undesired combustion modes.