Etude et développement du modèle de combustion turbulente PEUL

Etude et développement du modèle de combustion turbulente PEUL PDF Author: Étienne Varin
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Languages : fr
Pages : 142

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Ce travail concerne la modélisation des écoulements turbulents réactifs. L'objectif visé consiste à développer un code de calcul susceptible de prédire les niveaux de suie dans les foyers aéronautiques. On choisit d'appréhender la combustion turbulente par une approche de type Probabiliste Eulérienne Lagrangienne (PEUL). Le champ de vitesse est obtenu par la résolution des équations de Navier-Stokes moyennées et le champ de composition chimique et de température par la résolution, à l'aide d'une méthode de Monte Carlo, de l'équation de transport de la PDF (Probability Density Function). Afin de calculer des niveaux de suie, ce modèle de combustion turbulente est couplé à un modèle de formation/destruction des suies. Ce second modèle prend en compte les processus d'apparition des précurseurs et de nucléation, de croissance en surface, de coalescence et d'oxydation des particules de suie. Les résultats de calcul obtenus dans le cas de la simulation d'une flamme turbulente de diffusion éthylène/air, sont comparés avec des résultats expérimentaux. La dernière partie de ce travail présente les résultats de la simulation d'une chambre de combustion aéronautique.

Etude et développement du modèle de combustion turbulente PEUL

Etude et développement du modèle de combustion turbulente PEUL PDF Author: Étienne Varin
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Pages : 142

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Ce travail concerne la modélisation des écoulements turbulents réactifs. L'objectif visé consiste à développer un code de calcul susceptible de prédire les niveaux de suie dans les foyers aéronautiques. On choisit d'appréhender la combustion turbulente par une approche de type Probabiliste Eulérienne Lagrangienne (PEUL). Le champ de vitesse est obtenu par la résolution des équations de Navier-Stokes moyennées et le champ de composition chimique et de température par la résolution, à l'aide d'une méthode de Monte Carlo, de l'équation de transport de la PDF (Probability Density Function). Afin de calculer des niveaux de suie, ce modèle de combustion turbulente est couplé à un modèle de formation/destruction des suies. Ce second modèle prend en compte les processus d'apparition des précurseurs et de nucléation, de croissance en surface, de coalescence et d'oxydation des particules de suie. Les résultats de calcul obtenus dans le cas de la simulation d'une flamme turbulente de diffusion éthylène/air, sont comparés avec des résultats expérimentaux. La dernière partie de ce travail présente les résultats de la simulation d'une chambre de combustion aéronautique.

Etude et développement du modèle de combustion turbulente PEUL. Application à la prédiction de la formation des suies dans les foyers aéronautiques

Etude et développement du modèle de combustion turbulente PEUL. Application à la prédiction de la formation des suies dans les foyers aéronautiques PDF Author:
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Languages : fr
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Pollutants from Combustion

Pollutants from Combustion PDF Author: Christian Vovelle
Publisher: Springer Science & Business Media
ISBN: 9401142491
Category : Science
Languages : en
Pages : 338

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This volume is based on the lectures presented at the NATO Advanced Study Institute: (ASI) «Pollutants Formation from Combustion. Formation Mechanisms and Impact on th th Atmospheric Chemistry» held in Maratea, Italy, from 13 to 26 september 1998. Preservation of the environment is of increasing concern in individual countries but also at continental or world scales. The structure of a NATO ASI which involve lecturers and participants of different nationalities was thought as especially well suited to address environmental issues. As combustion is known to substantially contribute to the damaging of the atmosphere, it was natural to concentrate the ASI program on reviewing the currently available knowledge of the formation mechanisms of the main pollutants liberated by combustion systems. In most situations, pollutants are present as trace components and their formation and removal is strongly conditioned by the chemical reactions initiated by fuel consumption. Therefore specific lectures were aimed at defining precisely the general properties of combustion chemistry for gaseous, liquid and solid fuels. Physical factors can strongly affect the combustion chemistry and their influence was also considered. An interesting peculiarity of this specific ASI was to complement the program with a substantial part concerned with the impact of the main combustion pollutants: NOx, aromatics, soot, VOCs, sulphur and chlorinated compounds, on atmospheric chemistry.

Combustion Dans Les Turbomoteurs, Les Émissions Et Les Carburants de Remplacement

Combustion Dans Les Turbomoteurs, Les Émissions Et Les Carburants de Remplacement PDF Author: North Atlantic Treaty Organization. Research and Technology Organization. Applied Vehicle Technology Panel. Symposium
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Category : Aircraft exhaust emissions
Languages : en
Pages : 622

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The symposium dealt with Gas Turbine Engine Combustion, Emissions and Alternative Fuels. Forty-six papers and a Keynote Address elucidated the role of the combustion process as a crucial factor of engine performance and operability under various conditions including non-standard, new fuels and environmental effects of civil and military interest. There were 12 Sessions covering the following topics (some in 2 sessions): (1) Gas Turbines in Land, Sea and Air Applications; (2) Low-Emission Combustors; (3) Combustion Modelling; (4) Optical Measurements; (5) Emissions; (6) Combustor Design; (7) Ignition Processes; (8) Active Combustion Control; and (9) Alternative Fuels.

Simulation numérique instationnaire de la combustion turbulente au sein de foyers aéronautiques et prédiction des émissions polluantes

Simulation numérique instationnaire de la combustion turbulente au sein de foyers aéronautiques et prédiction des émissions polluantes PDF Author: Julien Savre
Publisher:
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Languages : fr
Pages : 0

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Afin de pouvoir simuler la formation des principaux polluants au sein de foyers aéronautiques réalistes, un modèle de réduction de la chimie détaillée (FPI), basé sur la construction de tables à partir de calculs de flammes de prémélange laminaires élémentaires, est adapté et couplé au code d'aérothermochimie CEDRE de l'ONERA. Après une brève validation de ce modèle via la simulation de flammes laminaires canoniques, les interactions chimie/turbulence sont modélisées sous l'hypothèse des flammelettes, en approchant les PDF des paramètres d'entrée des tables par des fonctions beta. Cette approche complète est appliquée à la simulation numérique de l'écoulement au sein d'une configuration plus appliquée : la chambre PRECCINSTA. Ce cas bien connu a permis notamment l'évaluation des capacités du modèle dans un contexte plus industriel par comparaison des résultats de calcul aux données expérimentales disponibles. Il a en particulier permis de tester l'approche FPI étendue à la modélisation de la combustion partiellement prémélangée. Par ailleurs, l'utilisation d'un modèle de chimie réduite s'avère particulièrement appropriée pour prédire l'émission de substances polluantes, par exemple CO. Cependant, lorsque l'on considère la formation de NO, FPI ne peut pas être utilisé directement du fait de la lente dynamique chimique de cette espèce.Pour pallier à cette limitation, deux approches permettant de modéliser la production de NO au sein d'écoulements complexes sont proposées, fondées sur l'utilisation des tables chimiques FPI. Les capacités de ces modèles sont finalement analysées à l'aide de calculs effectués sur la configuration PRECCINSTA.

Modélisation et simulation de la combustion turbulente par une approche probabiliste Eulérienne - Lagrangienne

Modélisation et simulation de la combustion turbulente par une approche probabiliste Eulérienne - Lagrangienne PDF Author: Philippe Caillau
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Category : Combustion
Languages : fr
Pages : 348

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L'OBJET DE CETTE THESE CONCERNE LA MODELISATION DES ECOULEMENTS REACTIFS TURBULENTS. L'OBJECTIF VISE CONSISTE A DEVELOPPER UN MODELE SUSCEPTIBLE DE PREDIRE LA FORMATION DES POLLUANTS COMME LE MONOXYDE D'AZOTE NO OU LE MONOXYDE DE CARBONE CO DANS DES FOYERS TRIDIMENSIONNELS COMPLEXES. POUR Y PARVENIR, ON FAIT APPEL A UNE APPROCHE PROBABILISTE EULERIENNE LAGRANGIENNE (PEUL) OU LE CHAMP DE VITESSE EST CALCULE A L'AIDE DES EQUATIONS EULERIENNES DE BILAN MOYENNEES ET LE CHAMP DE COMPOSITION ET DE TEMPERATURE PAR UNE METHODE DITE A TRANSPORT DE PDF (PROBABILITY DENSITY FUNCTION) LAGRANGIENNE. LA MODELISATION DES TERMES INCONNUS DE DISPERSION TURBULENTE ET DE MELANGE AUX PETITES ECHELLES EST DETAILLEE. DES MECANISMES REDUITS ET UN MECANISME DETAILLE D'OXYDATION DU COMBUSTIBLE (QUI EST ICI LE METHANE, CH4) AINSI QUE LE MECANISME DE FORMATION DU NO THERMIQUE SONT INTRODUITS ET TESTES. ON PRESENTE LES RESULTATS OBTENUS AVEC LE MODELE PEUL DANS TROIS CONFIGURATIONS EXPERIMENTALES. LES COMPARAISONS CALCUL-EXPERIENCE DEMONTRENT LA CAPACITE DU MODELE A PREDIRE LA FORMATION DU NO THERMIQUE ET (PARTIELLEMENT) DU PROMPT NO, DU CO DANS DES CONFIGURATIONS BI ET TRIDIMENSIONNELLES AINSI QU'A REPRESENTER CORRECTEMENT UN REGIME D'EXTINCTION LOCALE DE LA FLAMME.

Représentation et simulation de la combustion turbulente par le modèle de flamme cohérente

Représentation et simulation de la combustion turbulente par le modèle de flamme cohérente PDF Author: Eric Maistret
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Languages : fr
Pages : 405

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Ce travail porte sur la représentation et la simulation numérique de la combustion turbulente par le modèle de flamme cohérente, et son application aux foyers aéronautiques. Apres avoir présenté les bases de l'aérothermochimie et les équations de la combustion turbulente, nous montrons que les diagrammes de combustion turbulente prémélangée indiquent que, dans les foyers aéronautiques, la combustion appartient probablement au régime de flammelettes. Le modèle de flamme cohérente est un modèle de flammelettes particulier, constitue d'un modèle global et d'un modèle local. Le niveau global comprend principalement une équation de transport pour la surface de flamme, qui représente les mécanismes physiques responsables de la convection, de l'accumulation, de la destruction des éléments de flamme. Le niveau local fournit les propriétés chimiques de cette surface, par l'étude des flammelettes laminaires étirées. Un certain nombre de développements du modèle sont décrits: équations pour les fluctuations de surface de flamme, prise en compte d'une richesse inhomogène, modèles mixtes prémélange-diffusion, calcul du monoxyde de carbone. L'accord avec les observations expérimentales dans des configurations simples est bon. La possibilité d'appliquer le modèle à des configurations industrielles tridimensionnelles complexes (chambre principale et foyer de rechauffe) et aux phénomènes instationnaires (allumage) est démontrée. Nous présenterons ensuite la méthode numérique utilisée pour résoudre le système d'équations, et étudions son influence, ainsi que celle du maillage, sur la solution obtenue. Enfin, une étude expérimentale de flammes stabilisées dans un conduit par deux types d'obstacles (stabilisateur en v et barreau cylindrique) montre l'effet de la richesse et du débit sur la structure de la zone de réaction, visualisée par spectroscopie d'émission de radicaux libres.

Turbulent Combustion Modeling

Turbulent Combustion Modeling PDF Author: Tarek Echekki
Publisher: Springer Science & Business Media
ISBN: 9400704127
Category : Technology & Engineering
Languages : en
Pages : 496

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Turbulent combustion sits at the interface of two important nonlinear, multiscale phenomena: chemistry and turbulence. Its study is extremely timely in view of the need to develop new combustion technologies in order to address challenges associated with climate change, energy source uncertainty, and air pollution. Despite the fact that modeling of turbulent combustion is a subject that has been researched for a number of years, its complexity implies that key issues are still eluding, and a theoretical description that is accurate enough to make turbulent combustion models rigorous and quantitative for industrial use is still lacking. In this book, prominent experts review most of the available approaches in modeling turbulent combustion, with particular focus on the exploding increase in computational resources that has allowed the simulation of increasingly detailed phenomena. The relevant algorithms are presented, the theoretical methods are explained, and various application examples are given. The book is intended for a relatively broad audience, including seasoned researchers and graduate students in engineering, applied mathematics and computational science, engine designers and computational fluid dynamics (CFD) practitioners, scientists at funding agencies, and anyone wishing to understand the state-of-the-art and the future directions of this scientifically challenging and practically important field.

Simulation numérique des flammes turbulentes de prémélange et de diffusion

Simulation numérique des flammes turbulentes de prémélange et de diffusion PDF Author: Bruno Tourniaire
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Category :
Languages : fr
Pages : 231

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L'etude des ecoulements turbulents reactifs est le principal objectif de cette these. Nous presentons dans ce travail un modele de combustion turbulente de type pdf presumee, le modele cle (combustion limitee par l'equilibre). Ce dernier permet la simulation des flammes de diffusion et de premelange: il est donc particulierement bien adapte a l'etude des configurations industrielles dans lesquelles la complexite de l'ecoulement fait que la flamme conserve rarement une nature identique (premelange ou diffusion). Afin d'evaluer les performances et les limites de ce modele, nous etudions egalement une version du modele de flamme coherente pour la combustion premelangee et le modele probabiliste eulerien-lagrangien peul pour la combustion non-premelangee. Ces modeles ont ete introduits dans le code natur. L'approche numerique utilisee repose sur une discretisation en temps semi-implicite et sur une discretisation spatiale en elements finis. Les simulations de flammes de premelange et de diffusion avec differents modes de stabilisation montrent les possibilites du modele cle, en particulier l'aptitude a predire indifferemment les flammes de premelange et de diffusion. Les memes configurations, testees avec les modeles precedemment cites, ont revele ses limites: absence de prise en compte des effets de cinetique chimique, en raison de la conclusion positive tiree a l'issue de ces etudes, le modele cle est utilise pour la simulation de l'ecoulement reactif dans un foyer aeronautique.

CONTRIBUTION A LA MODELISATION DE LA COMBUSTION TURBULENTE DANS LE CAS D'UNE STABILISATION PAR ACCROCHE-FLAMMES

CONTRIBUTION A LA MODELISATION DE LA COMBUSTION TURBULENTE DANS LE CAS D'UNE STABILISATION PAR ACCROCHE-FLAMMES PDF Author: PASCALE.. GILBANK
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Languages : fr
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DANS DES CONFIGURATIONS INDUSTRIELLES, COMME PAR EXEMPLE LES FOYERS DE RECHAUFFE DES MOTEURS D'AVIONS, DIFFERENTS REGIMES DE COMBUSTION TURBULENTE PEUVENT COEXISTER EN DIFFERENTS ENDROITS DU FOYER ET EN DIFFERENTS INSTANTS. DANS CES ECOULEMENTS, LES CINETIQUES CHIMIQUES SONT COMPLEXES ET IL PEUT ETRE IMPORTANT DE PREDIRE L'EVOLUTION DES ESPECES MISES EN JEU; AUSSI BIEN DES ESPECES INTERMEDIAIRES QUI CONDITIONNENT LA VITESSE DE REACTION GLOBALE, QUE LA PRODUCTION DES ESPECES POLLUANTES. CETTE ETUDE PROPOSE UNE NOUVELLE METHODE DE PREDICTION DES ECOULEMENTS REACTIFS TURBULENTS, CAPABLE DE DECRIRE DIFFERENTS REGIMES DE COMBUSTION ET DE S'ADAPTER A DES SCHEMAS REACTIONNELS REALISTES. LA PARTICULARITE DE CETTE METHODE, APPELEE MODELE PEUL, EST D'UTILISER DES EQUATIONS DE BILAN EULERIENNES POUR DECRIRE LES VARIABLES EVOLUTIVES DE L'ECOULEMENT; LE TAUX DE REACTION DES EQUATIONS EULERIENNES RELATIVES AUX ESPECES CHIMIQUES EST DETERMINE PAR DES EQUATIONS LAGRANGIENNES. AINSI, CE MODELE PERMET DE PREDIRE NUMERIQUEMENT DES ECOULEMENTS TURBULENTS MULTIREACTIFS: LE MODELE PEUL A ETE APPLIQUE A UNE FLAMME TURBULENTE DE PREMELANGE SE DEVELOPPANT DANS UN CANAL BIDIMENSIONNEL DE SECTION CONSTANTE ET DANS UN CANAL POSSEDANT UNE MARCHE DERRIERE LAQUELLE S'ETABLIT UNE RECIRCULATION. LES RESULTATS DU CALCUL AVEC LE MODELE PEUL SONT COMPARES A DES RESULTATS EXPERIMENTAUX