Modélisation et étude expérimentale des sources acoustiques entropiques en combustion turbulente

Modélisation et étude expérimentale des sources acoustiques entropiques en combustion turbulente PDF Author: Philippe Boineau
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Languages : fr
Pages : 256

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CETTE ETUDE CONSISTE EN L'ELABORATION D'UN MODELE NUMERIQUE DE PREDICTION DU BRUIT DE COMBUSTION. LE NIVEAU GLOBAL AINSI QUE LA DISTRIBUTION SPECTRALE DE PUISSANCE ACOUSTIQUE RAYONNEE PAR UNE FLAMME TURBULENTE SONT DEFINIS. LES FLUCTUATIONS LOCALES DE MASSE VOLUMIQUE SONT EXPRIMEES A PARTIR D'UNE COMBINAISON DES EQUATIONS DE L'AEROTHERMOCHIMIE ET DE LA MECANIQUE DES FLUIDES. SUIVANT UNE APPROCHE SIMILAIRE A CELLE EMPLOYEE PAR LIGHTHILL, LES TERMES SOURCES ACOUSTIQUES DU BRUIT DE COMBUSTION SONT IDENTIFIES. LE DEGAGEMENT INSTATIONNAIRE DE CHALEUR LOCAL CONSTITUE LA PRINCIPALE ORIGINE DU BRUIT EMIS PAR UNE FLAMME TURBULENTE A FAIBLE NOMBRE DE MACH. CE DEGAGEMENT CALORIFIQUE EST ECRIT EN FONCTION DES FLUCTUATIONS DE TEMPERATURE. A PARTIR D'UNE APPROCHE STATISTIQUE, UNE EXPRESSION DU SPECTRE DE PUISSANCE ACOUSTIQUE EST ETABLIE. ELLE MET EN JEU L'AMPLITUDE DES TERMES SOURCES SONORES ET UNE FONCTION DE COHERENCE SPATIO-FREQUENTIELLE RENDANT COMPTE DE L'INFLUENCE DE LA STRUCTURE DE LA FLAMME SUR SON EMISSION ACOUSTIQUE. L'ORGANISATION SPATIO-FREQUENTIELLE DES TERMES DE PRODUCTION ACOUSTIQUE EST DETERMINEE SUR LA BASE D'INVESTIGATIONS EXPERIMENTALES. LA FLAMME TURBULENTE ETUDIEE APPARTIENT A LA CLASSE DES FLAMMES JET ET VERIFIE L'HYPOTHESE DE TAYLOR. LES DENSITES SPECTRALES DES TERMES SOURCES SONT EXAMINEES ET UN TEMPS CARACTERISTIQUE DES FLUCTUATIONS DE TEMPERATURE EST IDENTIFIE. PAR LA SUITE ET SUR LA BASE DES RESULTATS EXPERIMENTAUX OBTENUS, UNE EXPRESSION DE LA FONCTION DE COHERENCE SPATIO-FREQUENTIELLE EST PROPOSEE. CETTE FORMULATION INTRODUIT UNE FONCTION SPATIALE QUI DEFINIT UN VOLUME SOURCE COHERENT ET UNE FONCTION FREQUENTIELLE PERMETTANT DE REPRESENTER LA COMPETITION ENTRE LA TURBULENCE ET LA COMBUSTION. UNE ETUDE NUMERIQUE EST ENSUITE ENGAGEE. ON ESTIME TOUT D'ABORD LES GRANDEURS NECESSAIRES AU CALCUL ACOUSTIQUE VIA UN CODE DE CALCUL INTEGRANT UN MODELE DE TURBULENCE DE TYPE K-EPSILON COUPLE A UN MODELE DE COMBUSTION DE TYPE SCALAIRE CONSERVE A DENSITE DE PROBABILITE PRESUMEE. LES SPECTRES DE PUISSANCE ACOUSTIQUE NUMERIQUES SONT ALORS CONFRONTES AUX RESULTATS EXPERIMENTAUX. LES TENDANCES OBSERVEES DANS LA PRATIQUE SONT VERIFIEES PAR LE MODELE AEROTHERMOACOUSTIQUE. ON MONTRE AINSI QUE LA PREDICTION DU BRUIT DE COMBUSTION A PARTIR DE CHAMPS THERMODYNAMIQUES NUMERIQUES EST POSSIBLE

Modélisation et étude expérimentale des sources acoustiques entropiques en combustion turbulente

Modélisation et étude expérimentale des sources acoustiques entropiques en combustion turbulente PDF Author: Philippe Boineau
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Pages : 256

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CETTE ETUDE CONSISTE EN L'ELABORATION D'UN MODELE NUMERIQUE DE PREDICTION DU BRUIT DE COMBUSTION. LE NIVEAU GLOBAL AINSI QUE LA DISTRIBUTION SPECTRALE DE PUISSANCE ACOUSTIQUE RAYONNEE PAR UNE FLAMME TURBULENTE SONT DEFINIS. LES FLUCTUATIONS LOCALES DE MASSE VOLUMIQUE SONT EXPRIMEES A PARTIR D'UNE COMBINAISON DES EQUATIONS DE L'AEROTHERMOCHIMIE ET DE LA MECANIQUE DES FLUIDES. SUIVANT UNE APPROCHE SIMILAIRE A CELLE EMPLOYEE PAR LIGHTHILL, LES TERMES SOURCES ACOUSTIQUES DU BRUIT DE COMBUSTION SONT IDENTIFIES. LE DEGAGEMENT INSTATIONNAIRE DE CHALEUR LOCAL CONSTITUE LA PRINCIPALE ORIGINE DU BRUIT EMIS PAR UNE FLAMME TURBULENTE A FAIBLE NOMBRE DE MACH. CE DEGAGEMENT CALORIFIQUE EST ECRIT EN FONCTION DES FLUCTUATIONS DE TEMPERATURE. A PARTIR D'UNE APPROCHE STATISTIQUE, UNE EXPRESSION DU SPECTRE DE PUISSANCE ACOUSTIQUE EST ETABLIE. ELLE MET EN JEU L'AMPLITUDE DES TERMES SOURCES SONORES ET UNE FONCTION DE COHERENCE SPATIO-FREQUENTIELLE RENDANT COMPTE DE L'INFLUENCE DE LA STRUCTURE DE LA FLAMME SUR SON EMISSION ACOUSTIQUE. L'ORGANISATION SPATIO-FREQUENTIELLE DES TERMES DE PRODUCTION ACOUSTIQUE EST DETERMINEE SUR LA BASE D'INVESTIGATIONS EXPERIMENTALES. LA FLAMME TURBULENTE ETUDIEE APPARTIENT A LA CLASSE DES FLAMMES JET ET VERIFIE L'HYPOTHESE DE TAYLOR. LES DENSITES SPECTRALES DES TERMES SOURCES SONT EXAMINEES ET UN TEMPS CARACTERISTIQUE DES FLUCTUATIONS DE TEMPERATURE EST IDENTIFIE. PAR LA SUITE ET SUR LA BASE DES RESULTATS EXPERIMENTAUX OBTENUS, UNE EXPRESSION DE LA FONCTION DE COHERENCE SPATIO-FREQUENTIELLE EST PROPOSEE. CETTE FORMULATION INTRODUIT UNE FONCTION SPATIALE QUI DEFINIT UN VOLUME SOURCE COHERENT ET UNE FONCTION FREQUENTIELLE PERMETTANT DE REPRESENTER LA COMPETITION ENTRE LA TURBULENCE ET LA COMBUSTION. UNE ETUDE NUMERIQUE EST ENSUITE ENGAGEE. ON ESTIME TOUT D'ABORD LES GRANDEURS NECESSAIRES AU CALCUL ACOUSTIQUE VIA UN CODE DE CALCUL INTEGRANT UN MODELE DE TURBULENCE DE TYPE K-EPSILON COUPLE A UN MODELE DE COMBUSTION DE TYPE SCALAIRE CONSERVE A DENSITE DE PROBABILITE PRESUMEE. LES SPECTRES DE PUISSANCE ACOUSTIQUE NUMERIQUES SONT ALORS CONFRONTES AUX RESULTATS EXPERIMENTAUX. LES TENDANCES OBSERVEES DANS LA PRATIQUE SONT VERIFIEES PAR LE MODELE AEROTHERMOACOUSTIQUE. ON MONTRE AINSI QUE LA PREDICTION DU BRUIT DE COMBUSTION A PARTIR DE CHAMPS THERMODYNAMIQUES NUMERIQUES EST POSSIBLE

Etude expérimentale de la combustion turbulente non prémélangée pour la simulation aux grandes échelles

Etude expérimentale de la combustion turbulente non prémélangée pour la simulation aux grandes échelles PDF Author: Bertrand Varoquie
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Languages : fr
Pages : 257

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En simulation aux grandes échelles (LES), les grandes structures turbulentes sont explicitement calculées tandis que les effets des plus petites sont modélisés en utilisant des modèles de sous maille. Cette formulation permet en combustion turbulente de déterminer l'interaction entre les structures cohérentes, le dégagement de chaleur instationnaire et la pression acoustique qui est responsable du développement des instabilités de combustion. La validation de la LES en combustion non prémélangée, exige la connaissance du mélange entre les réactifs, de la position de la zone de réaction et la distribution des gaz brûlés. Ainsi la chambre de combustion utilisée pour cette étude est conçue pour faciliter le diagnostic optique (configuration bidimensionnelle) et les simulations numériques. Afin d'étudier la réponse de la flamme aux perturbations acoustiques longitudinales, un ingrédient clef pour prévoir et analyser les instabilités de combustion, la circulation d'air est modulée par des ondes acoustiques. Ainsi, la fonction de transfert de la flamme est alors déterminée en terme d'amplification et de déphasage (modèle n-tau). Les indices n et tau extraits à partir des simulations LES du même brûleur sont en accord avec les données expérimentales. La distribution des gaz brûlés et la fraction massique de propane ont été extraites en utilisant la PLIF simultanée sur le radical OH et la vapeur d'acétone tandis que la vitesse est mesurée avec la PIV. Ces diagnostics montrent que l'excitation acoustique module le mélange des réactifs et la distribution des gaz brûlés, mécanismes principaux de la stabilisation des flammes et que la LES reproduit les tendances observés.

Analyse expérimentale de la combustion turbulente prémélangée pour la simulation aux grandes échelles

Analyse expérimentale de la combustion turbulente prémélangée pour la simulation aux grandes échelles PDF Author: Ronnie Knikker
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Pages : 232

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La simulation numérique est un outil important pour mieux comprendre et prédire les systèmes de combustion industriels, où interviennent des phénomènes physiques complexes à des échelles caractéristiques très variées. La simulation des grandes échelles (LES), où les grandes structures de l’écoulement sont calculées explicitement et l’effet des plus petites est modélisé, apparaît alors comme une approche particulièrement prometteuse. Elle nécessite Donc de disposer de modèles décrivant l’action des échelles non-résolues sur les échelles calculées. Le principal objectif de cette thèse est le développement et la validation de modèles de sous-mailles pour la simulation de la combustion turbulente prémélangée. L’étude expérimentale d’une flamme turbulente en V stabilisée derrière un obstacle a été réalisée au moyen de techniques de mesures avancées. Des visualisations du front de flamme instantané effectuées par fluorescence induite par laser ont permis l’analyse de la modélisation de sous-maille du taux de réaction. L’interaction de la flamme avec une onde acoustique a été étudiée car son mécanisme est considéré comme une étape importante dans le développement des instabilités de combustion. De larges structures cohérentes de la flamme ont été observées, ainsi que de fortes contributions du taux de réaction de sous-maille phénomènes qui doivent être reproduits par les modèles LES. Des analyses détaillées des données expérimentales ont conduit au développement d’un modèle basé sur la courbure de la flamme résolue. Ce modèle prédit une action importante du modèle de sous-maille dans les régions où le front de flamme résolu est fortement courbé, en accord avec les expériences. Un second modèle, basé sur le concept de similarité, désormais classique en modélisation pour la simulation des grandes échelles des écoulements non-réactifs, a également été proposé et testé. Un complément attractif à ce modèle a été développé par une extension originale de la théorie des fractals à là LES des écoulements réactifs. La modélisation fractale du taux de réaction de sous-maille est discutée et analysée à partir des données expérimentales. Une formulation dynamique de ce modèle a également été étudiée. Enfin, l’approche LES analysée dans ce travail a été implantées dans un code de calcul numérique existant et des premiers calculs de la configuration expérimentale ont été réalisés. Les aspects critiques de ces simulations sont discutés et les premiers résultats du modèle de similarité proposé sont comparés aux données expérimentales et à un modèle de sous-maille exitant.

ETUDE EXPERIMENTALE ET MODELISATION D'UNE ZONE DE COMBUSTION TURBULENTE EN FOYER TUBULAIRE

ETUDE EXPERIMENTALE ET MODELISATION D'UNE ZONE DE COMBUSTION TURBULENTE EN FOYER TUBULAIRE PDF Author: YANNICK.. CHAUVEAU
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Languages : fr
Pages : 166

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DESCRIPTION DU DISPOSITIF EXPERIMENTAL ET DES METHODES DE DIAGNOSTIC. RESULTATS DE MESURE OBTENUS SUR UN MELANGE HOMOGENE DE PROPANE, D'AIR ET DE GAZ DE COMBUSTION. MODELE BIDIMENSIONNEL DE L'ECOULEMENT REACTIF TURBULENT. CONDITIONS AUX LIMITES ET INTEGRATION NUMERIQUE. COMPARAISON DU MODELE ET DE L'EXPERIENCE

Etude de l'application des simulations aux grandes échelles à la combustion turbulente prémélangée

Etude de l'application des simulations aux grandes échelles à la combustion turbulente prémélangée PDF Author: JULIEN.. PIANA
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Languages : fr
Pages : 187

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Ce travail se place dans le cadre de la simulation aux grandes échelles (les) de la combustion turbulente. Le but des simulations les est de résoudre les structures de grande taille et de modéliser les effets des petites structures par des modèles de sous-maille. L'intérêt de ces méthodes est de décrire les phénomènes instationnaires, fortement turbulents, notamment dans des configurations géométriques complexes. Elles constituent à cet égard un outil attractif pour la simulation de la combustion turbulente dans des configurations industrielles. Cependant représenter la combustion dans ce contexte pose des problèmes particuliers devant être résolus par des méthodes spécifiques. Dans ce mémoire, nous étudions notamment une description cinématique de la combustion pour laquelle il convient d'estimer les effets de la turbulence sur la vitesse de flamme. L'analyse de la géométrie de la flamme peut nous apporter à cet effet des informations utiles. Nous avons donc mené une étude expérimentale sur une flamme turbulente prémelangée afin de caractériser, par visualisation tomographique, la géométrie du front de flamme. Les mesures du plissement de la flamme nous ont permis de proposer un modèle de sous-maille pour la vitesse de flamme. Des mesures de vélocimétrie laser ont par ailleurs apporté des informations complémentaires sur la dynamique de la flamme. La méthode basée sur la représentation cinématique du front de flamme a été ensuite développée de façon détaillée. Le front de flamme y est défini à partir d'une variable de progrès appelée G et son évolution est exprimée par une équation pour G. Le couplage entre la combustion et l'écoulement est assure par un modèle spécifique pour le dégagement de chaleur que nous avons proposé et étudié. Dans une première étape de validation nous avons comparé cette méthode avec la simulation directe dans des configurations bidimensionnelles spatialement résolues. Ensuite, le modèle est utilisé dans une simulation les reactive 3d dans le cas d'un écoulement fortement turbulente (RE = 50.000). Finalement, une alternative aux calculs les traditionnels est présentée. Elle s'appuie sur les algorithmes FCT (flux corrected transport) dont les propriétés numériques dissipatives ont des effets comparables à la dissipation de sous-maille introduite dans les simulations aux grandes échelles. Nous avons étudié leur sensibilité à la résolution numérique dans un calcul de couche de mélange réactivé. Lorsque la résolution diminue, le mélange est toujours correctement représente mais cette méthode ne permet pas une bonne description de l'allumage de la couche de mélange ; ceci montre également la nécessité de représenter la combustion non-prémelangée par des modèles spécifiques aux méthodes LES.

Caractérisation et modélisation du bruit de brûleur de chaudière gaz

Caractérisation et modélisation du bruit de brûleur de chaudière gaz PDF Author: Gwenaëlle Schubert
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Languages : fr
Pages : 206

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L'objectif de l'étude est la caractérisation et la modélisation du bruit de brûleur d'une chaudière atmosphérique. Une étude bibliographique donne des informations sur la création du bruit des flammes ainsi que sur des paramètres influençant le bruit de combustion. Le bruit de brûleur est composé d'une part du bruit de combustion et d'autre part d'un bruit aéraulique. Une étude expérimentale sur des brûleurs permet de vérifier que l'influence des paramètres tels que le type de combustible est en accord avec la bibliographie. Des règles d'évolution du bruit sont extraites des expériences menées sur trois types de brûleur et comparées aux expressions mathématiques, reliant la puissance acoustique aux paramètres de fonctionnement. La deuxième partie est une étude sur l'application des techniques d'identification et de localisation des sources. Aucune des techniques existantes n'est utilisable dans le cas de sources de bruit qui sont enfermées à l'intérieur d'une chambre de combustion. Une nouvelle méthode basée sur les techniques inverses a été développée afin de modéliser ces sources de bruit. Le principe de base se résume par un modèle d'un système à m entrées (sources) et n sorties (réponses). Les auto spectres et les inter spectres des n sorties sont mesurés à l'aide de microphones placés autour de la chaudière en fonctionnement. Les fonctions de réponse fréquentielle (F.R.F's) entre les points source dans les flammes et les points de sortie sont mesurées a l'aide d'une source monopolaire placée au point de sortie et plusieurs sondes microphoniques haute température. Ces sondes mesurent la pression engendrée dans les flammes par la source monopolaire et le calcul F.R.F's flamme - pression extérieure est effectué utilisant le principe de réciprocité. L'inversion de la matrice des F.R.F's est effectuée à l'aide de la décomposition des valeurs singulières. Cette matrice inversée et la matrice des réponses acoustiques aux n points de sortie nous permettent de remonter à un modèle spatial et spectral des sources de bruit. Une étude sur des sources connues est effectuée afin de vérifier que cette technique fonctionne dans le domaine acoustique. La technique est alors validée sur un brûleur et sa chambre de combustion puis sur une chaudière complète. La modélisation des sources acoustiques du brûleur est satisfaisante jusqu'a 2000 Hz.

MODELISATION ET ETUDE NUMERIQUE DE LA COMBUSTION SUPERSONIQUE TURBULENTE NON-PREMELANGEE, APPROCHE PROBABILISTE

MODELISATION ET ETUDE NUMERIQUE DE LA COMBUSTION SUPERSONIQUE TURBULENTE NON-PREMELANGEE, APPROCHE PROBABILISTE PDF Author: Stéphane Melen
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Languages : fr
Pages : 164

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APRES AVOIR PRESENTE LE PROBLEME PHYSIQUE, LA PREMIERE PARTIE DECRIT LES EQUATIONS ET LES MODELES UTILISES POUR SIMULER UN ECOULEMENT REACTIF, TURBULENT ET SUPERSONIQUE. LA DESCRIPTION DE LA TURBULENCE FAIT APPEL A UN MODELE K- INCLUANT LES EFFETS DE COMPRESSIBILITE ET LES EFFETS DUS AU DEGAGEMENT DE LA CHALEUR. LA MODELISATION DES EFFETS DE CHIMIE NON-INFINIMENT RAPIDE DANS UN ECOULEMENT TURBULENT EST ASSUREE PAR UNE APPROCHE FONCTION DENSITE DE PROBABILITE. LE MODELE PEUL-DIFFUSION A ETE RETENU ET INTRODUIT DANS LE CODE DE CALCUL. CE MODELE FOURNIT UNE FORME PRESUMEE DE LA PDF DES VARIABLES THERMOCHIMIQUES. DANS LA DEUXIEME PARTIE DE CE TRAVAIL SONT PRESENTEES LES METHODES NUMERIQUES UTILISEES POUR LA PARTIE NAVIER-STOKES ET POUR LE MODELE PEUL. POUR RESOUDRE LA PARTIE EULERIENNE, UN SCHEMA EXPLICITE/IMPLICITE INCONDITIONNELLEMENT STABLE TVD A ETE CHOISI. DANS LA DERNIERE PARTIE, DEUX SIMULATIONS DE FLAMME JET D'HYDROGENE DANS L'AIR SONT COMPAREES AVEC DES RESULTATS EXPERIMENTAUX

ETUDE EXPERIMENTALE DE LA COMBUSTION TURBULENTE DE PREMELANGE DANS UN ECOULEMENT A JETS OPPOSES

ETUDE EXPERIMENTALE DE LA COMBUSTION TURBULENTE DE PREMELANGE DANS UN ECOULEMENT A JETS OPPOSES PDF Author: Eric Bourguignon
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Languages : fr
Pages : 240

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CE TRAVAIL PORTE SUR L'ETUDE DE LA COMBUSTION TURBULENTE DE PREMELANGE DANS UN ECOULEMENT A JETS OPPOSES. DANS CETTE CONFIGURATION, DEUX JETS IDENTIQUES DE MELANGE DE METHANE/AIR, TURBULENTS ET AXISYMMETRIQUES S'OPPOSENT ET FORMENT UN POINT D'ARRET. CE DISPOSITIF EXPERIMENTAL PERMET DE STABILISER DES FLAMMES PLANES, OU L'ETIREMENT EST UN PARAMETRE CONTROLE. CETTE ETUDE EXPERIMENTALE S'APPUIE SUR DES DIAGNOSTICS OPTIQUES CLASSIQUES TELS QUE LA VELOCIMETRIE DOPPLER LASER (V.D.L.) EN UN POINT ET LA TOMOGRAPHIE PAR PLAN LASER MAIS AUSSI SUR DES DISPOSITIFS PLUS ORIGINAUX, DEVELOPPES AU COURS DE CE TRAVAIL, AVEC LA V.D.L. EN DEUX POINTS ET LE COUPLAGE V.D.L.-DIFFUSION DE MIE. UNE PARTIE DE CE TRAVAIL CONCERNE L'ECOULEMENT NON-REACTIF ET PRESENTE UNE ETUDE DES CARACTERISTIQUES TURBULENTES D'UN ECOULEMENT A POINT D'ARRET, EN FONCTION DE DEUX GEOMETRIES : L'ECOULEMENT CONTRE UNE PAROI SOLIDE ET L'ECOULEMENT A JETS OPPOSES. DANS LA CONFIGURATION A JETS OPPOSES, LE PROBLEME DES BASSES FREQUENCES EST MIS EN EVIDENCE AU NIVEAU DE LA MESURE DES ECHELLES SPATIALES. LES RESULTATS SONT COMPARES AVEC UNE MODELISATION DE CHAMPION ET LIBBY ET CONFORTENT LEURS HYPOTHESES ET LEURS RESULTATS THEORIQUES. UNE AUTRE PARTIE DE CE TRAVAIL EST CONSACRE A L'ECOULEMENT REACTIF. LE PROBLEME DE L'EXTINCTION GLOBALE DE CES FLAMMES EST TRAITE. LA COMPARAISON AVEC D'AUTRES ETUDES EST REALISEE AINSI QU'AVEC LA MODELISATION (BML). UNE NOUVELLE METHODE A ETE MISE EN PLACE POUR EVALUER LE TAUX DE PRODUCTION MOYEN ET MONTRE QUE LA DETERMINATION USUELLE DE LA VITESSE DE COMBUSTION TURBULENTE DANS LES ECOULEMENTS DE STAGNATION EST ERRONEE. IL EST MONTRE QUE LE FLUX TURBULENT PEUT ETRE NEGLIGE. ENFIN, LA COMPARAISON DES DONNEES EXPERIMENTALES AVEC LA THEORIE DE BRAY-MOSS LIBBY MONTRE UN DESACCORD A L'APPROCHE DES CONDITIONS D'EXTINCTION DES FLAMMES.

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.

Etude expérimentale de l'émission sonore des flammes turbulentes

Etude expérimentale de l'émission sonore des flammes turbulentes PDF Author: Angélique Belliard
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Category :
Languages : fr
Pages : 221

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CETTE THESE PORTE SUR L'EMISSION SONORE DES FLAMMES TURBULENTES DE PREMELANGE DE PROPANE/AIR ET PLUS PARTICULIEREMENT SUR LE BRUIT LIE AUX FLUCTUATIONS TEMPORELLES DE SURFACE DE FLAMME. LA PREMIERE PARTIE DE CE TRAVAIL EST CONSACREE A L'ETUDE DE BRULEURS PERMETTANT DE CONTROLER LA TURBULENCE ET PAR SUITE LES PLISSEMENTS DES FRONTS DE FLAMME. UN BRULEUR DE TYPE JET TURBULENT A ETE RETENU. L'ECOULEMENT AVEC ET SANS COMBUSTION EST ETUDIE A L'AIDE DES MESURES D'ANEMOMETRIE DOPPLER LASER. LES CARACTERISTIQUES STATISTIQUES DE LA FLAMME SONT OBTENUES PAR TOMOGRAPHIE LASER ET LES MESURES DE PRESSION ACOUSTIQUE SONT REALISEES GRACE A UN MICROPHONE CALIBRE. LES PARAMETRES DE CONTROLE SONT: L'ECHELLE INTEGRALE ET L'INTENSITE DE TURBULENCE, LA RICHESSE DU MELANGE, LE DEBIT DE GAZ ET LA VITESSE DE COMBUSTION LAMINAIRE. DANS LA DEUXIEME PARTIE, LES RESULTATS DES MESURES ACOUSTIQUES SONT COMPARES AUX MODELES THEORIQUES DE CLAVIN-SIGGIA (1991), STRAHLE (1985) LORQU'IL Y A SUFFISAMMENT D'ECHELLES DE PLISSEMENT DU FRONT, IL EST MONTRE QUE LES PUISSANCES MESUREES PEUVENT ETRE DU MEME ORDRE DE GRANDEUR QUE LES PUISSANCES CALCULEES ET QUE LES VARIATIONS EN FONCTION DES DIFFERENTS PARAMETRES PREVUES PAR LES MODELES SONT OBSERVEES. AU-DELA D'UNE CERTAINE FREQUENCE, LE SPECTRE D'EMISSION SONORE SUIT UNE LOI DE PUISSANCE DONT L'EXPOSANT VARIE AVEC LA RICHESSE ENTRE -5/2 ET -7/2, ALORS QUE LE MODELE CLAVIN-SIGGIA CONDUIT A UNE VALEUR CONSTANTE EGALE A -5/2. PAR AILLEURS, L'EXISTENCE D'UN BRUIT HAUTE FREQUENCE OBEISSANT A LA MEME LOI DE PUISSANCE, N'EST PAS DECRITE PAR LE MODELE. IL SEMBLE DONC QUE D'AUTRES MECANISMES DE GENERATION DU SON SONT A PRENDRE EN COMPTE COMME LA DISPARITION BRUTALE DES POCHES ET DES LANGUES DE GAZ FRAIS, LES PHENOMENES D'EXTINCTION ET DE RALLUMAGE OU ENCORE LE DEVELOPPEMENT DE L'INSTABILITE DE LANDAU DUE A L'EXPANSION DES GAZ