Evaluation des termes de transport et de dissipation de surface de flamme par simulation numérique directe de la combustion turbulente

par Hicham Boughanem

Thèse de doctorat en Sciences et techniques

Sous la direction de Luc Vervisch.

Soutenue en 1998

à Rouen .

mots clés

• Flamme prémélange
• Instabilité
• Propagation flamme
• Base donnée
• Combustion -- Modèles mathématiques
• Flamme
• Turbulence -- Simulation, Méthodes de
• Instabilité de Rayleigh-Taylor

Résumé

L'hypothèse transport par gradient de la variable de progrès a un domaine de validité limité dans le cas des flammes turbulentes prémélangées et l'existence de deux régimes de transport, gradient et contre-gradient, a été démontrée à l'aide de simulations numériques directes, réalisées dans des configurations de flammes planes. Une base de données a permis de caractériser l'influence du dégagement de chaleur, du rapport de vitesse (u p/s l), et l'amplitude d'un champ d'accélération externe. L'influence du rapport de longueur (l t/ l) n'est pas étudiée. Les simulations révèlent une forte corrélation entre la nature du transport turbulent et la vitesse et l'épaisseur de flamme turbulente. Ces effets ne sont pas correctement décrits dans les modèles de combustion. Une approche conditionnelle gaz frais / gaz brûlés est proposée pour résoudre les difficultés rencontrées. Ce travail a permis d'observer le développement d'instabilités de flammes dans des configurations turbulentes. Un critère est proposé pour déterminer le domaine d'influence de ces instabilités (instabilités de Darrieus-Landau, instabilités de Rayleigh-Taylor, instabilités thermo-diffusives). Ce critère suggère que le rôle des instabilités de flamme n'est pas limité à des écoulements à faible nombre de Reynolds.

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