Modélisation de la combustion turbulente d'un mélange hétérogène en vue de l'application à la simulation des moteurs diesel

par Jean-Baptiste Michel

Thèse de doctorat en Énergétique

Sous la direction de Denis Veynante.


  • Résumé

    Aujourd'hui, les nouvelles reglementations poussent les industriels à rendre les moteurs à combustion interne plus efficaces et moins polluants. Dans cet objectif, les simulations numériques tridimensionnelles des écoulements dans les moteurs, et en particulier les approches RANS, sont fréquemment utilisées dans les phases de conception. Cette thèse présente différents travaux effectués pour developper et valider un modèle de combustion turbulente utilisable en RANS et permettant la représentation de I'auto-inflammation ainsi que des flammes de diffusion dans des conditions typiques des moteurs Diesel. La première partie de cette thèse a pour objectif de montrer que les flammes de diffusion laminaires peuvent être approximées par des flammelettes dont les termes chimiques proviennent de tables d'auto-inflammations homogènes qui sont très rapides à calculer. Ces flammelettes sont ensuite utilisées pour générer une table turbulente, ce qui conduit au modèle ADF-PCM (Approximated Diffusion Flames Presumed Conditional Moment). Ce modèle est d'abord validé en termes de délais sur la simulation de I'expérience d'auto-inflammation de mélanges hydrogène/air développée à Cambridge. L'experience de Cabra est ensuite utilisée pour vérifier I'aptitude du modèle ADF-PCM à prédire correctement la hauteur de lift-off et la composition d'une flamme turbulente methane/air. La partie suivante concerne la prediction de la concentration de NO. Une approche basée sur des temps caractéristiques est proposée et validée sur la simulation de I'expérience de Cabra. Finalement, I'application d'ADF-PCM à la simulation aux grandes échelles et au calcul moteur est étudiée

  • Titre traduit

    Modeling the turbulent combustion of auto-igniting heterogenous mixtures in view of an application to diesel engines


  • Résumé

    Nowadays, due to more and more stringent regulations, internal combustion engines have to become more efficient and cleaner. For this purpose, three dimensional numerical simulations of the internal flows and specifically RANS simulations are frequently used by engineer during the engine conception. The aim of this work is the development of a turbulent combustion model dedicated to RANS simulations which should be able to represent auto-ignition as well as diffusion flames in physical conditions corresponding to Diesel engines. The fir~ part of this work aims at showing that laminar diffusion flames can be approximated by flamelets in which the chemical terms are extracte from a look-up table based on perfectly stirred reactors calculations. These flamelets can be calculated very fast and are then used to generate a turbulent look-up table, leading to the ADF-PCM model (Approximated Diffusion Fame Presumed Conditional Moment). This model is first validated in terms of auto-ignition delays predictions by simulating the hydrogen/air auto-ignition experiments developed at Cambridge University. Furthermore, an improved model which accounts for variable scalar dissipation rate is introduced. Then, the experiment of Cabra et al. Is used to quantify the ability of ADF-PCM to predict the lift-off height and the chemical composition of a methane/air lifted jet flame. The next part of this work concerns the prediction of the NO concentration. An approach based on characteristic times is retained and validated on the Cabra experiment simulation. To conclude this work, the application of ADF-PCM to large eddy simulations and to engine simulations is investigated

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Informations

  • Détails : 1 vol. (205 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. 111 références

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  • Non disponible pour le PEB
  • Cote : TH 65715
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