Modélisation en chimie détaillée des flammes laminaires de bruleurs domestiques PDF Download
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Author: Laurent Brion
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 192
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Book Description
L'ensemble du travail effectué dans cette thèse entre dans le cadre du développement de nouveaux outils de conception et d'optimisation appliqués à la conception de bruleurs et de chaudières domestiques fonctionnant au gaz naturel. Ainsi cette thèse est-elle consacrée à l'étude des flammes laminaires courbées de prémélangé de méthane-air à la pression atmosphérique représentatives des flammes des appareils domestiques. La prédiction numérique des flammes laminaires de prémélangé est réalisée sur la base d'un modèle de transport moléculaire multicomposant et d'une chimie détaillée. Pour ce faire, le code de calcul commercial de mécanique des fluides tridimensionnelle (PHOENICS) a été couplé aux bibliothèques de sous programmes CHEMKIN et TRANSPORT permettant le calcul des propriétés thermophysiques variables, de la cinétique chimique et des processus de transport multicomposant. Un mécanisme réactionnel de l'oxydation du méthane a été sélectionné afin d'étudier la structure chimique des flammes. Ce schéma cinétique en C1 fait intervenir 16 espèces chimiques et est composé de 46 réactions. La validation de l'interface été effectuée pour des flammes laminaires monodimensionnelles en comparant les résultats à ceux obtenus sur un code dédié à ce type de flammes (PREMIX). L'analyse de la structure de flammes bidimensionnelles de méthane a été menée. Les résultats obtenus sur une flamme à la stœchiométrie sont confrontés à des mesures détaillées de vitesses, de température et de concentrations d'espèces chimiques. Un bon accord est trouvé. Le recours à un modèle de chimie détaillée de l'oxydation du méthane s'avère nécessaire pour bien représenter les concentrations des radicaux, pour prendre correctement en compte la variation de la vitesse de flamme consécutive aux effets de courbure et aux pertes de chaleur à la paroi et permet alors de bien reproduire la dynamique et la forme de la flamme. L'interaction flamme-paroi est étudiée en examinant l'influence du flux de chaleur à la paroi dans le processus de stabilisation de la flamme et dans l'apparition d'espèces chimiques intermédiaires pouvant conduire à la formation de NO2. L'accès aux grandeurs de transport multicomposant a permis d'expliquer ces mécanismes. L'effet de la richesse est aussi étudié. Les limites d'une résolution découplée des équations de conservation au travers de l'algorithme SIMPLEST sont par ailleurs constatées.
Author: Laurent Brion
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 192
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Book Description
L'ensemble du travail effectué dans cette thèse entre dans le cadre du développement de nouveaux outils de conception et d'optimisation appliqués à la conception de bruleurs et de chaudières domestiques fonctionnant au gaz naturel. Ainsi cette thèse est-elle consacrée à l'étude des flammes laminaires courbées de prémélangé de méthane-air à la pression atmosphérique représentatives des flammes des appareils domestiques. La prédiction numérique des flammes laminaires de prémélangé est réalisée sur la base d'un modèle de transport moléculaire multicomposant et d'une chimie détaillée. Pour ce faire, le code de calcul commercial de mécanique des fluides tridimensionnelle (PHOENICS) a été couplé aux bibliothèques de sous programmes CHEMKIN et TRANSPORT permettant le calcul des propriétés thermophysiques variables, de la cinétique chimique et des processus de transport multicomposant. Un mécanisme réactionnel de l'oxydation du méthane a été sélectionné afin d'étudier la structure chimique des flammes. Ce schéma cinétique en C1 fait intervenir 16 espèces chimiques et est composé de 46 réactions. La validation de l'interface été effectuée pour des flammes laminaires monodimensionnelles en comparant les résultats à ceux obtenus sur un code dédié à ce type de flammes (PREMIX). L'analyse de la structure de flammes bidimensionnelles de méthane a été menée. Les résultats obtenus sur une flamme à la stœchiométrie sont confrontés à des mesures détaillées de vitesses, de température et de concentrations d'espèces chimiques. Un bon accord est trouvé. Le recours à un modèle de chimie détaillée de l'oxydation du méthane s'avère nécessaire pour bien représenter les concentrations des radicaux, pour prendre correctement en compte la variation de la vitesse de flamme consécutive aux effets de courbure et aux pertes de chaleur à la paroi et permet alors de bien reproduire la dynamique et la forme de la flamme. L'interaction flamme-paroi est étudiée en examinant l'influence du flux de chaleur à la paroi dans le processus de stabilisation de la flamme et dans l'apparition d'espèces chimiques intermédiaires pouvant conduire à la formation de NO2. L'accès aux grandeurs de transport multicomposant a permis d'expliquer ces mécanismes. L'effet de la richesse est aussi étudié. Les limites d'une résolution découplée des équations de conservation au travers de l'algorithme SIMPLEST sont par ailleurs constatées.
Author: Roland Borghi
Publisher: Editions TECHNIP
ISBN: 9782710807582
Category : Combustion
Languages : fr
Pages : 520
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Book Description
Théorie de la combustion : flammes de prémélange, de diffusion, propagation et stabilisation des flammes, flammes laminaires, flammes turbulentes, brouillard de gouttelettes, écoulements réactifs, et autres phénomènes thermochimiques impliqués dans les chambres de combustion pour la propulsion ou la production d'énergie.
Author: Virginie Quilichini
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 189
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Book Description
Le présent travail étudie et analyse la structure des flammes de méthane-air laminaires partiellement prémélangées. L'intérêt de ces flammes réside dans le fait qu'elles sont caractéristiques de la combustion dans les chaudières domestiques. L'enjeu de la connaissance de la combustion dans de telles applications industrielles repose sur la maîtrise des émissions de polluants tels que les oxydes d'azotes qui découlent de leurs utilisations. L'analyse de ces flammes est basée sur l'étude numérique des phénomènes de combustionqui couplent la complexité des réactions chimiques à l'écoulement laminaire des gaz en interaction. Cette étude numérique est effectuée à partir du code de calcul industriel ESTET dans lequel nous avons implanté un modèle de combustion laminaire en chimie complexe. L'implantation de ce modèle a nécessité la mise en place de la cinétique chimique et de transport complexes, CHEMKIN et TRANSPORT respectivement, ainsi que par l'utilisation de mécanismes cinétiques contenant les espèces nécessaires à la combustion de méthane dans l'air en tenant compte des espèces azotées. Le code ainsi modifié a tout d'abord été utilisé dans une configuration de flamme prémélangée plate afin de valider les modifications introduites par comparaisons avec les résultats monodimensionnels du code PREMIX. Des tests de raffinements de maillage ont ensuite été réalisés sur une configuration bidimensionnelle de flamme totalement prémélangée afin de discuter de la taille minimale acceptable de maillage élémentaire à utiliser pour les calculs de flammes. Sur la base de ces validations numériques, quatre types de flammes de méthane-air laminaires partiellement prémélangées du projet européen TOPDEC on été calculées par le code ESTET. L'arrivée de l'air et du combustible se fait sur deux entrées, primaire et secondaire, dinstinctes rendant les flammes totalement ou partiellement prémélangées avec une richesse d'entrée faible ou élevée suivant les cas tout en gardant constante la richesse globale (0.71). Trois flammes sont de type Bunsen, la dernière possède un insert placé dans le bec brûleur donnant lieu à une flamme de type flamme en V. Les résultats ont été comparés aux mesures expérimentales obtenues par différents partenaires du projet TOPDEC. Ces comparaisons ont montré la capacité prédictive et l'intérêt de l'outil numérique développé pour la chimie complexe. Nous avons, entre autres, pu prédire raisonnablement l'émission de l'oxyde d'azote dans le brûleur.
Author: Alexandre Naudin
Publisher: Omniscriptum
ISBN: 9786131572265
Category :
Languages : fr
Pages : 284
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Book Description
L'accroissement de la consommation mondiale en nergie, l' puisement des ressources fossiles, et la d gradation irr versible des cosyst mes par la pollution d finissent le contexte actuel des tudes autour de la combustion. Un d fi majeur consiste en effet am liorer l'efficacit des r acteurs industriels: la mod lisation de la combustion turbulente avec l'aide de l'outil informatique par la Simulation des Grandes Echelles (LES) est une r ponse int ressante. L'objectif de ces travaux est d' tudier un mod le de combustion turbulente adapt la LES, qui soit capable de combiner des fonctions de densit de probabilit pour la turbulence (PCM) avec une tabulation chimique d taill e (FPI) pour une pr diction optimale des polluants. La m thode PCM-FPI est valid e dans le code de calcul AVBP avec des flammes laminaires d'un pr m lange M thane/Air. La probl matique de r duction du nombre d'esp ces est r solue par une s lection bas e sur des crit res massique et nerg tique. Le mod le PCM-FPI est finalement valid avec des simulations de configurations acad miques de combustion pr m lang e turbulente: deux coulements en giration et l'auto-inflammation d'un jet de Dihydrog ne.
Author: Sami Belhalfaoui
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 250
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Book Description
Dans ce mémoire sont analysées les sources d'erreur dans les comparaisons calcul/mesures en conbstion laminaire. On se place tout d'abord du point de vue du calcul seul et on étudie la sensibilité de la simulation aux constantes de la cinétique chimique et du transport dans un flamme de diffusion H2/air. On examine ensuite l'effet au niveau de modélisation rentenu pour le transport des espèces, dans des flammes de diffusion H2/air, CH4/air et C3H8/air. La diffusion thermique multicomposants a un impact fort sur l'étirement d'extinction de ces flammes, en particulier lorsque le combustible y est dilué. On s'intéresse ensuite à l'émission sontanée OH* et CH* de flammes de méthane (prémélange et diffusion), et on compare des signaux expérimentaux (locaux et intégrés) et des signaux synthétiques obtenus en ajoutant au modèle de chimie complexe un sous-modèle pour l'émission spontanée. Si les signaux locaux semblent mal se recouper, les signaux globaux calculés et mesurés, en revanche, sont en bon accord qualitatif. La simulation de l'absoption du rayonnement OH* à l'aide d'un modèle raie par raie, montre l'importance de ce phénomène à haute pression et explique une partie de l'écart quantitatif entre calcul et mesures. Enfin on traite des signaux expérimentaux (diffusion Rayleigh, absoption OH et LIF OH linéaire) obtenus sur des flammes à contre-courant H2/air, CH4/air et C3H8/air. Des modèles spécifiques (sections efficaces de diffusion Rayleigh ou module LASKIN décrivant la spectroscopie LIF de OH) permettent alors, à partir de calculs en chimie complexe, de reconstituer des grandeurs locales directement comparables à l'expérience. Grâce à la bonne similitude entre signaux simulés et mesurés on est en mesure de situer les limites des hypothèses de post-traitement.
