Modélisation et simulation numérique des phénomènes de combustion en régime supercritique

Modeling and numerical simulation of supercritical combustion

• Auteur / Autrice : Lionel Matuszewski
• Direction : Vincent Giovangigli
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mécanique des fluides
• Date : Soutenance en 2011
• Etablissement(s) : Paris 6

Mots clés

Mots clés contrôlés

Fluides supercritiques

Cryotechnique

Thermodynamique

Résumé

La thèse consiste en une présentation de modélisations adaptées aux états supercritiques. La représentation thermodynamique d'un mélange de fluides réels est construite sur une équation d'état de type cubique. Cette représentation permet d'apprécier les effets d'attraction et de répulsion entre les molécules et conduit à la détermination des domaines de stabilités des fluides monophasiques. Les propriétés de transports des mélanges sont évaluées dans un formalisme général mêlant les effets stériques modifiant les coefficients de transport des fluides aux fortes densités à des effets liées à la thermodynamique et traduisant des diffusions préférentielles des espèces. Un cadre général pour les phénomènes chimiques est également présenté et l'influence des non-idéalités sur la cinétique des réactions est étudiée. La conjonction des modèles de transport moléculaire et chimique généraux permet de mettre en évidence les bonnes propriétés des équations aux dérivées partielles régissant l'évolution d'un mélange de fluides réels. Les modélisations présentées sont utilisées dans le cadre de simulations de complexité croissante représentant des phénomènes de combustion caractéristiques du fonctionnement d'un moteur-fusée cryogénique. On s'intéresse notamment aux flammes laminaires planes et étirées transcritiques. La modélisation thermodynamique des mélanges de fluides réels est ensuite adaptée à un code de calcul d'écoulement afin de procéder à la simulation numérique d'une chambre de combustion fonctionnant en régime supercritique dans son ensemble.