Étude expérimentale et numérique du contrôle actif de jets dans des chambres de combustion PDF Download
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Author: Vincent Faivre
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 191
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Book Description
Les instabilités de combustion résultent d'un couplage entre le dégagement de chaleur d'une flamme et l'acoustique de la chambre de combustion. Ce phénomène peut engendrer de fortes vibrations, une pollution sonore importante, voire la destruction complète du brûleur. Aussi, de nombreuses études portent actuellement sur le contrôle de ces instabilités. La solution adoptée pour la présente étude consiste à créer un dispositif de contrôle actif (ou actionneur) capable d'avoir un effet fort sur le mélange entre les jets de réactifs et le fluide ambiant. La configuration modèle étudiée ici consiste en un jet d'air (situation non réactive) contrôlé par quatre petits jets auxiliaires tangentiels. Différentes campagnes expérimentales ont conduit à l'optimisation de la géométrie des actionneurs et la configuration qui a été identifiée comme la plus efficace, en termes d'amélioration du mélange en sortie de jet, a fait l'objet de simulations numériques des grandes échelles (LES). L'objectif de la partie numérique de ce travail est double. D'une part, les différentes simulations réalisées autorisent une meilleure compréhension des phénomènes complexes impliqués dans le contrôle. D'autre part, nous montrerons en quoi la LES est un bon outil de prédiction des effets du contrôle sur un écoulement.
Author: Vincent Faivre
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Languages : fr
Pages : 191
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Book Description
Les instabilités de combustion résultent d'un couplage entre le dégagement de chaleur d'une flamme et l'acoustique de la chambre de combustion. Ce phénomène peut engendrer de fortes vibrations, une pollution sonore importante, voire la destruction complète du brûleur. Aussi, de nombreuses études portent actuellement sur le contrôle de ces instabilités. La solution adoptée pour la présente étude consiste à créer un dispositif de contrôle actif (ou actionneur) capable d'avoir un effet fort sur le mélange entre les jets de réactifs et le fluide ambiant. La configuration modèle étudiée ici consiste en un jet d'air (situation non réactive) contrôlé par quatre petits jets auxiliaires tangentiels. Différentes campagnes expérimentales ont conduit à l'optimisation de la géométrie des actionneurs et la configuration qui a été identifiée comme la plus efficace, en termes d'amélioration du mélange en sortie de jet, a fait l'objet de simulations numériques des grandes échelles (LES). L'objectif de la partie numérique de ce travail est double. D'une part, les différentes simulations réalisées autorisent une meilleure compréhension des phénomènes complexes impliqués dans le contrôle. D'autre part, nous montrerons en quoi la LES est un bon outil de prédiction des effets du contrôle sur un écoulement.
Author: Can Huynh Huu
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Languages : fr
Pages : 266
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Book Description
Les instabilités de combustion apparaissent dans de nombreux systèmes de combustion industriels. Une étude expérimentale de ce phénomène a été réalisée. Les résultats obtenus avec un système d'imagerie a moyenne de phase, couple a des moyens d'investigation classiques mettent en évidence les interactions entre l'acoustique du système, la distribution du taux de dégagement de chaleur et la dynamique des jets de réactifs. Dans une deuxième partie, un système de contrôle actif adaptatif a été développé. Ce système est base sur une régulation en boucle fermée. Une détermination automatique des paramètres du contrôleur est possible. De plus, celui-ci est en mesure de suivre les évolutions du point de fonctionnement de la chambre de combustion. La dernière partie présente une modélisation théorique et numérique du phénomène d'instabilité de combustion et de son contrôle. Le modèle permet de simuler numériquement les divers algorithmes de contrôle avant leur implémentation expérimentale. Il est également utilise pour prévoir l'influence des divers paramètres du contrôle sur les performances du système de régulation
Author: Nicolas Robart
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Languages : fr
Pages : 158
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Book Description
Les instabilités de combustion sont des phénomènes néfastes dans les turbines à gaz. Elles sont la conséquence d'un couplage entre la réaction chimique et l'acoustique de la chambre de combustion. Une voie pour lutter contre ces instabilités est le contrôle actif de la combustion. La spécificité de ce travail vient de la complexité de l'écoulement diphasique étudié. Cet écoulement est produit par un injecteur de turboréacteur de géométrie industrielle qui forme un jet d'air vrillé axisymétrique au centre duquel sont injectées des gouttelettes de carburant. La principale tâche consiste à développer et tester des actionneurs agissant sur le mélange. Les actionneurs utilisés sont basés sur 4 petits jets d'air à haute vitesse et ont été choisis suite à une étude complète des techniques existantes. Des mesures de granulométrie, de vitesse d'air et des visualisations de répartition spatiale des gouttes ont montré l'influence des actionneurs sur le spray. Parmi les actionneurs développés, certains ont été capable de diminuer la taille des gouttes, de modifier la répartition spatiale des gouttes, et de modifier le champ aérodynamique dans l'injecteur. Ces actionneurs ont été associés à une vanne haute fréquence permettant de pulser l'air jusqu'à plus de 400 Hz. Les actionneurs les plus efficaces sur le mélange ont été testés sur un banc expérimental avec combustion. Ils ont permis d'exciter la flamme à des fréquences de l'ordre des fréquences naturellement instables (de 350 à 450 Hz) du brûleur, ce qui laisse envisager la faisabilité du contrôle en boucle fermée à ces fréquences. Une autre voie a été explorée, elle consiste à alimenter les actionneurs en continu et observer si les effets sur le mélange suffisent à modifier la stabilité de la flamme. Cette voie a permis de lutter à certains régimes contre les instabilités, et plus systématiquement contre le "flashback". Améliorer ces résultats nécessite d'utiliser des stratégies de contrôle en boucle fermée.
Author: Philippe Le Helley
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Languages : fr
Pages : 282
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Book Description
Une étude expérimentale, théorique et numérique des instabilités de combustion et de leur contrôle est réalisée dans un brûleur laminaire prémélangé, compromis entre un foyer d'intérêt industriel et une géométrie modélisable sur le plan fondamental. L'utilisation d'un modèle d'acoustique linéaire, couplé à une fonction de transfert acoustique de la flamme déterminée expérimentalement, permet de retrouver et d'expliquer la carte de stabilité du brûleur. Le mécanisme d'interaction flamme-acoustique est étudié au moyen d'un code de simulation numérique directe. Cet outil permet d'identifier les mécanismes de couplage entre l'onde acoustique et le taux de dégagement de chaleur instationnaire. La fonction de transfert acoustique calculée est en bon accord avec la fonction de transfert mesurée. Un modèle cinématique d'interaction flamme-acoustique est déduit: il représente correctement les mouvements du front de flamme, pour un moindre coût de calcul. L'action d'une boucle de contrôle actif, de type ligne à retard, est bien prédite par le modèle d'acoustique linéaire. Les performances d'un contrôleur auto-adaptatif sont analysées
Author: Thomas Lederlin
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Languages : fr
Pages : 162
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Le contrôle de flammes de brûleurs multi-jets est étudié dans cette thèse et appliqué à des oxy-brûleurs à jets séparés. Un actionneur a été conçu pour provoquer des déviations de jet de forte amplitude. L'aérodynamique d’un écoulement de deux jets munis de ces actionneurs est étudiée expérimentalement et numériquement. Deux configurations différentes montrent que les actionneurs améliorent le mélange des réactifs et contrôlent la trajectoire globale de l'écoulement. Les visualisations et les mesures coïncident avec les résultats du calcul. Des calculs d'une flamme de trois jets ont aussi été menés ; ils montrent l'effet de l'incidence des jets sur la structure de flamme et prouvent la capacité de la LES à capturer ces phénomènes. Au niveau industriel, un brûleur pilote a été réalisé. Les tests prouvent l'efficacité des actionneurs pour diriger le transfert thermique, ce qui entraîne une augmentation nette du rendement thermique de ce brûleur par rapport à un cas non-actionné.
Author: Toufik Boushaki
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Languages : fr
Pages : 240
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L'évolution des normes anti-pollution et l'optimisation des performances des chambres de combustion nécessitent le développement de nouveaux types de brrûleurs et l'amélioration des techniques de combustion. Les industriels se tournent vers une nouvelle génération de brûleurs à injection séparée de combustible et de comburant. Le présent travail porte sur le contrôle de flammes gaz naturel-oxygène turbulentes issues des brûleurs à jets séparés alignés. Trois systèmes de contrôle (un passif et deux actifs) ont été développés visant à améliorer les procédés de combustion en assurant la stabilisation de la flamme et la réduction des polluants. L'objet de l'étude est de caractériser les effets du contrôle à l'aide de l'imagerie de l'émission spontanée du radical OH dans les zones initiales et finales des flammes, la Vélocimétrie par Image de Particules (PIV), la tomographie laser, les mesures de flux thermiques dans le four et les émissions de polluants tel que les NOx.
Author: Nicolas Getin
Publisher:
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Languages : fr
Pages : 229
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Book Description
Résumé en anglais
Author: Rachid Alexandre Kechabia
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 116
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Author: Martin J. L. Turner
Publisher: Springer Science & Business Media
ISBN: 3540270418
Category : Technology & Engineering
Languages : en
Pages : 344
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Book Description
The revised edition of this practical, hands-on book discusses the launch vehicles in use today throughout the world, and includes the latest details on advanced systems being developed, such as electric and nuclear propulsion. The author covers the fundamentals, from the basic principles of rocket propulsion and vehicle dynamics through the theory and practice of liquid and solid propellant motors, to new and future developments. He provides a serious exposition of the principles and practice of rocket propulsion, from the point of view of the user who is not an engineering specialist.
Author: Akwasi A. Boateng
Publisher: Butterworth-Heinemann
ISBN: 0128038535
Category : Technology & Engineering
Languages : en
Pages : 392
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Book Description
Rotary Kilns—rotating industrial drying ovens—are used for a wide variety of applications including processing raw minerals and feedstocks as well as heat-treating hazardous wastes. They are particularly critical in the manufacture of Portland cement. Their design and operation is critical to their efficient usage, which if done incorrectly can result in improperly treated materials and excessive, high fuel costs. This professional reference book will be the first comprehensive book in many years that treats all engineering aspects of rotary kilns, including a thorough grounding in the thermal and fluid principles involved in their operation, as well as how to properly design an engineering process that uses rotary kilns. This new edition contains an updated CFD section with inclusion of recent case studies and in line with recent developments covers pyrolysis processes, torrefaction of biomass, application of rotary kilns in C02 capture and information on using rotary kilns as incinerators for hydrocarbons. - Provides essential information on fluid flow, granular flow, mixing and segregation, and aerodynamics during turbulent mixing and recirculation - Gives guidance on which fuels to choose, including options such as natural gas versus coal-fired rotary kilns - Covers principles of combustion and flame control, heat transfer and heating and material balances - New edition contains information on pyrolysis processes with low temperatures and torrefaction of biomass. It also covers calcination of petcoke, how rotary kilns are used as incinerators for chlorinated hydrocarbons. - Includes updated material on CFD simulation of kiln gas and solids flow with a selection of recent case studies.
