Simulation aux grandes échelles de l'allumage diphasique des foyers aéronautiques

Large Eddy Simulation of two-phase ignition in aeronautical combustors

• Auteur / Autrice : Matthieu Boileau
• Direction : Bénédicte Cuenot
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Dynamique des fluides
• Date : Soutenance en 2007
• Etablissement(s) : Toulouse, INPT

Mots clés

Mots clés contrôlés

Allumage

Turbines à gaz

Turbulence

Écoulement diphasique

Combustion

Mots clés libres

Simulation aux Grandes Échelles

Approche Euler-Euler

Résumé

L'allumage ou le rallumage d'une turbine à gaz dans une atmosphère froide et raréfiée est un problème crucial pour les constructeurs aéronautiques. Le but de cette thèse est de développer une méthode de simulation aux grandes échelles (LES) pour étudier la combustion et l'allumage dans les géométries réalistes de foyers aéronautiques. L'approche théorique instationnaire prend en compte les caractéristiques essentielles de ces phénomènes en réalisant le couplage entre les modèles de turbulence, de dispersion du spray de carburant et de combustion. L'outil LES est validé dans des cas académiques puis appliqué à une configuration réaliste de foyer d'hélicoptère comportant 18 secteurs identiques. Le régime stationnaire et la séquence d'allumage d'un secteur isolé sont d'abord analysés. Grâce au calcul massivement parallèle, l'étude est ensuite étendue à l'allumage complet des 18 secteurs, apportant un éclairage nouveau sur la physique du phénomène.

Ignition or re-ignition of a gas turbine engine in a cold and rarified atmosphere is a critical issue for aircraft manufacturers. The objective of this thesis is to develop a large eddy simulation (LES) method to study combustion and ignition in realistic aeronautical combustors. The unsteady theoretical approach includes the main features of these phenomena by coupling models for turbulence, fuel spray dispersion and combustion. The LES tool is validated in academic cases and applied to a realistic helicopter combustor configuration featuring 18 identical sectors. The steady regime and the ignition sequence of a single sector are first analysed. Thanks to massively parallel computing, the study is then extended to the full ignition of the 18 sectors, bringing new insight into the physics of this phenomena.