Simulation numérique de l'écoulement d'un mélange air et phase dispersée pour l'allumage d'une chambre de combustion aéronautique via un formalisme Euler Lagrange PDF Download
Are you looking for read ebook online? Search for your book and save it on your Kindle device, PC, phones or tablets. Download Simulation numérique de l'écoulement d'un mélange air et phase dispersée pour l'allumage d'une chambre de combustion aéronautique via un formalisme Euler Lagrange PDF full book. Access full book title Simulation numérique de l'écoulement d'un mélange air et phase dispersée pour l'allumage d'une chambre de combustion aéronautique via un formalisme Euler Lagrange by Loïc Hervo. Download full books in PDF and EPUB format.
Author: Loïc Hervo
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 0
Get Book Here
Book Description
L'objectif de cette thèse est de contribuer au développement et à la validation d'outils numériques permettant la Simulation aux Grandes Echelles (SGE) de l'allumage d'un écoulement turbulent diphasique dans une chambre de combustion. Pour ce faire, une méthode de dépôt d'énergie modélisant l'apport d'énergie lié au claquage de la bougie d'allumage a été implémentée dans la chaîne de calcul CEDRE. Cette méthode a été validée sur une simulation de l'allumage d'un écoulement laminaire purement gazeux d'air et de propane. Une SGE de l'écoulement d'air du MERCATO a été effectué à l'aide du solveur Navier-Stokes CHARME de CEDRE. Cette simulation reproduit fidèlement l'écoulement turbulent non-réactif dans la chambre de combustion. Une méthode d'injection simplifiée FIMUR a été ajoutée au solveur lagrangien SPARTE de CEDRE. Dans cette méthode, des gouttes sont injectées directement au nez de l'injecteur avec une distribution de vitesse et de taille imposée. Une SGE de l'écoulement turbulent diphasique dispersé non-réactif dans la chambre MERCATO a ensuite été réalisée avec cette méthode. La comparaison des champs particulaires moyens de vitesse et de taille obtenus par simulation numérique avec les données expérimentales est satisfaisante. Enfin, des SGE de l'allumage de la chambre MERCATO ont été effectuées à partir du champ diphasique non-réactif simulé et de la méthode de dépôt d'énergie développée. Selon l'instant du dépôt d'énergie, les simulations conduisent à des allumages réussis ou ratés. La propagation de la flamme dans la chambre pour un allumage réussi a fait l'objet d'une analyse détaillée pour tenter de déterminer les principaux facteurs l'influençant.
Author: Loïc Hervo
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 0
Get Book Here
Book Description
L'objectif de cette thèse est de contribuer au développement et à la validation d'outils numériques permettant la Simulation aux Grandes Echelles (SGE) de l'allumage d'un écoulement turbulent diphasique dans une chambre de combustion. Pour ce faire, une méthode de dépôt d'énergie modélisant l'apport d'énergie lié au claquage de la bougie d'allumage a été implémentée dans la chaîne de calcul CEDRE. Cette méthode a été validée sur une simulation de l'allumage d'un écoulement laminaire purement gazeux d'air et de propane. Une SGE de l'écoulement d'air du MERCATO a été effectué à l'aide du solveur Navier-Stokes CHARME de CEDRE. Cette simulation reproduit fidèlement l'écoulement turbulent non-réactif dans la chambre de combustion. Une méthode d'injection simplifiée FIMUR a été ajoutée au solveur lagrangien SPARTE de CEDRE. Dans cette méthode, des gouttes sont injectées directement au nez de l'injecteur avec une distribution de vitesse et de taille imposée. Une SGE de l'écoulement turbulent diphasique dispersé non-réactif dans la chambre MERCATO a ensuite été réalisée avec cette méthode. La comparaison des champs particulaires moyens de vitesse et de taille obtenus par simulation numérique avec les données expérimentales est satisfaisante. Enfin, des SGE de l'allumage de la chambre MERCATO ont été effectuées à partir du champ diphasique non-réactif simulé et de la méthode de dépôt d'énergie développée. Selon l'instant du dépôt d'énergie, les simulations conduisent à des allumages réussis ou ratés. La propagation de la flamme dans la chambre pour un allumage réussi a fait l'objet d'une analyse détaillée pour tenter de déterminer les principaux facteurs l'influençant.
Author: Marlène Sanjosé
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 0
Get Book Here
Book Description
Les turbines aéronautiques doivent satisfaire à des normes d'émissions polluantes toujours en baisse. La qualité du mélange du carburant et de l'air dans la chambre de combustion est responsable de la formation de polluants nocifs pour l'environnement. La simulation aux grandes échelles (LES) permet d'étudier les mécanismes de mélanges turbulents de l'air et du carburant. La prise en compte de l'aspect liquide du carburant injecté devient nécessaire pour prédire correctement l'apparition de vapeur de carburant au sein du foyer. Le but de cette thèse est évaluer la fiabilité des simulations LES Euler-Euler dans une configuration complexe. Les processus d'injection, et d'évaporation du carburant liquide sont analysés et modélisés dans les simulations LES car ils pilotent la formation de vapeur de carburant. Les méthodes numériques pour résoudre les équations continues de la phase dispersée doivent permettre des simulations précises et robustes dans une configuration représentative d'une chambre de combustion. Les simulations présentées dans ces travaux reproduisent l'écoulement diphasique évaporant non-réactif du banc d'essai Mercato. Ce banc est équipé d'un système d'injection d'air vrillé et d'un atomiseur pressurisé-swirlé de kérosène typiques des foyers aéronautiques réels. Dans ces travaux, le modèle pour l'injection de liquide FIM-UR a été développé pour définir les conditions limites conduisant à un spray issu d'un atomiseur préssurisé-swirlé. Le kérosène employé dans les campagnes expérimentales est modélisé dans les simulations par un composé permettant d'obtenir des temps d'évaporation réalistes. Trois stratégies numériques ont été mises en place sur la configuration Mercato. Les comparaisons des résultats numériques aux mesures expérimentales ont permis d'évaluer la stratégie numérique conduisant à la meilleure précision. L'utilisation du schéma centré TTGC associé à un opérateur de viscosité artificielle localisée par un senseur adapté est optimale lorsque l'équation sur l'énergie décorrélée des gouttes est résolue. Cette stratégie permet de contrôler la localisation et les niveaux de viscosité par rapport à un schéma décentré. Les termes sources liés au mouvement mésoscopique permettent de redistribuer l'énergie dans les zones de compression ou de détente de la phase dispersée, et d'obtenir les bonnes répartitions des fluctuations dans la chambre de combustion. La stratégie retenue est comparée aux statistiques de la dynamique du spray résolu par une approche Lagrangienne employant la même injection monodispersse. Le méthode Euler-Euler conduit à la même précision de la dynamique de la phase dispersée que la méthode Euler-Lagrange. L'accès à l'évolution instationnaire de l'écoulement permet d'identifier les mêmes mécanismes de dispersion et de mélange dans les deux simulations. Des différences sur la répartition de diamètre moyen et de carburant dans la chambre ont été mis en évidence et reliés à la polydispersion locale qui n'est pas résolue dans l'approche Euler-Euler monodisperse et qui apparaît naturellement dans l'approche Euler-Lagrange malgré l'injection monodisperse.
Author: LUIS FERNANDO.. FIGUEIRA DA SILVA
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 168
Get Book Here
Book Description
NOUS RAPPORTONS DANS CE MEMOIRE LES RESULTATS D'UNE ETUDE NUMERIQUE FONDAMENTALE DE L'ALLUMAGE ET DU DEVELOPPEMENT DE LA COMBUSTION DANS UNE COUCHE LIMITE SUPERSONIQUE. ON CONSIDERE POUR CE FAIRE L'ECOULEMENT D'UN MELANGE D'HYDROGENE ET D'AIR SUR UNE PLAQUE PLANE, DANS LES CONDITIONS DE TEMPERATURE ET DE PRESSION OU L'ECOULEMENT A L'EXTERIEUR DE LA COUCHE LIMITE EST CHIMIQUEMENT FIGE. LES CONDITIONS POUR LESQUELLES L'INFLAMMATION DU MELANGE PEUT ETRE EFFECTIVEMENT OBTENUE SONT RECHERCHEES DE MANIERE SYSTEMATIQUE, EN FONCTION DES CARACTERISTIQUES DE L'ECOULEMENT EXTERNE (NOMBRE DE MACH, TEMPERATURE, RICHESSE) ET DES CONDITIONS AUX LIMITES A LA PAROI. ON MET AINSI EN EVIDENCE LES CONDITIONS POUR LESQUELLES CET ALLUMAGE EST ENTIEREMENT CONTROLE PAR L'ECHAUFFEMENT DU AUX EFFETS DE DISSIPATION VISQUEUSE. LA STRUCTURE PRISE PAR LA COUCHE LIMITE REACTIVE EST ETUDIEE EN DETAIL. TROIS REGIONS SONT MISES EN EVIDENCE ET LES MECANISMES CONTROLANT CHACUNE D'ELLES SONT IDENTIFIES. CETTE ETUDE NUMERIQUE EST EFFECTUEE SUR LA BASE DES HYPOTHESES CLASSIQUES DE LA COUCHE LIMITE STATIONNAIRE BIDIMENSIONNELLE SANS VARIATION DE PRESSION MAIS INCLUANT UN SCHEMA CINETIQUE DETAILLE POUR LA COMBUSTION H#2-AIR. LA METHODE DE CALCUL QUE NOUS AVONS MISE AU POINT PERMET DE TRAITER AUSSI DEUX SITUATIONS OU LES REACTIFS NE SONT PAS INITIALEMENT MELANGES: LA COUCHE DE MELANGE BIDIMENSIONNELLE ET LES JETS BIDIMENSIONNELS. DES STRUCTURES DE BASE POUR L'ALLUMAGE ET LE DEVELOPPEMENT DE LA COMBUSTION DANS CES DEUX GEOMETRIES SONT PRESENTEES. POUR TERMINER, NOUS PRESENTONS UNE METHODE DE CALCUL DES EQUATIONS DE BILAN COMPLETES BIDIMENSIONNELLES INSTATIONNAIRES, DESTINEE A L'ETUDE DES CONFIGURATIONS POUR LESQUELLES LE CHAMP DE PRESSION N'EST PLUS UNIFORME ET INCLUANT EN PARTICULIER L'INTERACTION ENTRE DES ONDES DE CHOC ET DES CONFIGURATIONS PRESENTEES PRECEDEMMENT. QUELQUES RESULTATS ILLUSTRATIFS SONT PRESENTES
Author: Antoni Zunino
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 202
Get Book Here
Book Description
L'ETUDE QUE NOUS PRESENTONS DANS CE MEMOIRE EST DESTINEE A PRECISER LES CONDITIONS D'UNE MODELISATION NUMERIQUE DE L'ALLUMAGE D'UN MELANGE CONSTITUE D'HYDROCARBURE ET D'AIR. NOUS RECHERCHONS ET PROPOSONS UN MODELE NUMERIQUE MINIMUM PERMETTANT DE DETERMINER LES CONDITIONS CRITIQUES DE L'ALLUMAGE ET DE DECRIRE CORRECTEMENT LA DYNAMIQUE DU FRONT DE FLAMME DANS SA PROPAGATION INITIALE AUTOUR DU DEPOT D'ENERGIE. LE PREMIER CHAPITRE DE CE MEMOIRE PRESENTE UNE ETUDE BIBLIOGRAPHIQUE DU PROBLEME DE L'ALLUMAGE. LA FORMULATION MATHEMATIQUE DE CE PROBLEME EST PRESENTEE DANS LE CHAPITRE II. LE TROISIEME CHAPITRE MONTRE QUE DANS CERTAINES CONDITIONS L'ALLUMAGE D'UN MELANGE REACTIF EST CONTROLE PAR L'EXISTENCE D'UN RAYON MINIMUM QU'IL EST NECESSAIRE DE FAIRE FRANCHIR A LA FLAMME POUR QU'UNE PROPAGATION AUTONOME SOIT OBTENUE. LES CONSEQUENCES DE CE MECANISME SUR LES CONDITIONS CRITIQUES D'ALLUMAGE SONT PRECISEES. LA PERTINENCE DE CE CONCEPT POUR UN MOTEUR A COMBUSTION INTERNE EST DISCUTEE. LE QUATRIEME CHAPITRE DONNE LA METHODE NUMERIQUE UTILISEE POUR NOTRE ETUDE DE L'ALLUMAGE D'UN MELANGE REACTIF EN GEOMETRIE SPHERIQUE. LE CHAPITRE V PRESENTE UNE ETUDE NUMERIQUE DESTINEE A VALIDER LA CONJECTURE FAITE SUR LE ROLE DU RAYON CRITIQUE, INTRODUIT AU CHAPITRE III, DANS LE PROCESSUS D'ALLUMAGE. DANS LE CHAPITRE VI NOUS PRESENTONS CETTE FOIS LES RESULTATS OBTENUS POUR LES MELANGES PROPANE - AIR ET OCTANE - AIR, SUR LA BASE D'UNE REACTION GLOBALE PRENANT EN COMPTE CINQ ESPECES. POUR CES DEUX MELANGES NOUS CALCULONS EN FONCTION DE LA RICHESSE LES CONDITIONS CRITIQUES D'ALLUMAGE ET MONTRONS QU'ELLES SONT BIEN CONTROLEES PAR LE CONCEPT DU RAYON CRITIQUE INTRODUIT PRECEDEMMENT. CES CONDITIONS CRITIQUES SONT COMPAREES A CELLES OBTENUES EXPERIMENTALEMENT DANS LE CAS DES MELANGES PROPANE - AIR
Author: Ephi Maglaras
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 207
Get Book Here
Book Description
Les traînées de condensation, ces panaches blancs souvent observés dans le sillage des avions, contribuent à la perturbation du bilan radiatif terrestre. Composées de cristaux de glace, elles peuvent en effet persister et entraîner une augmentation de la nébulosité. Le but de cette thèse est de mieux comprendre et décrire le processus de formation des cristaux de glace dans le champ proche d’un avion. L’écoulement de sillage est constitué d’une phase gazeuse (air et vapeur) et d’une phase solide (particules) en interaction. La simulation numérique de cet écoulement repose sur une méthode mixte eulérienne (gaz) et lagrangienne (particules). La simulation des grandes échelles est utilisée pour résoudre les équations de Navier-Stokes relatives au fluide turbulent, instationnaire et compressible. La croissance de chaque particule par condensation de la vapeur d’eau est calculée grâce au modèle microphysique de Fukuta-Walter. Deux régimes sont considérés : le régime jet et le régime d’interaction entre le jet et le tourbillon de sillage. Dans une première partie sont présentées la modélisation et les méthodes numériques employées. La deuxième partie consiste à relater les résultats obtenus lors des simulations. Le régime jet est d’abord traité afin d’étudier le rôle des paramètres caractérisant l’écoulement sur la taille et la densité numérique des cristaux de glace. Un champ tourbillonnaire est ensuite superposé à l’écoulement de jet pour examiner l’influence du tourbillon de sillage sur les processus microphysiques. Les simulations ont démontré l’importance du choix des paramètres décrivant l’écoulement pour caractériser avec précision les traînées de condensation.
Author: Nicolas Odier
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 0
Get Book Here
Book Description
L'injection d'un mélange carburant/comburant dans une chambre de combustion d'un turboréacteur ou d'un moteur-fusée fait intervenir un jet liquide, cisaillé par un gaz rapide. Le jet liquide peut être sous certaines conditions sujet à un phénomène de battement à grande échelle. Ce phénomène, dont les mécanismes de base sont aujourd'hui mal connus, peut avoir des conséquences importantes sur la combustion. Nous réalisons dans ce travail une étude numérique de jets liquides cisaillés par une phase rapide, en portant une attention particulière à l'étude de l'interaction entre les structures tourbillonnaires de la phase rapide et le jet liquide. Une nappe liquide plane cisaillée de part et d'autre par une phase rapide est analysée dans un premier temps . Les mécanismes de déstabilisation de cette nappe liquide sont étudiés, ainsi que le contrôle passif du phénomène de battement. Des jets liquides coaxiaux, cisaillés par une couronne de phase rapide, sont ensuite analysés. Les mécanismes de déstabilisation à grande échelle sont étudiés, ainsi que le contrôle passif et actif de cette déstabilisation. La simulation d'une configuration d'écoulement réaliste eau/air est enfin réalisée, en interaction avec les expérimentateurs du LEGI. Une attention particulière est portée à l'écoulement se produisant au sein de la buse d'injection.
Author: EMMANUEL.. ORY
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 142
Get Book Here
Book Description
DE NOMBREUX PROCESSUS INDUSTRIELS OU LIES A L'ENVIRONNEMENT IMPLIQUENT LE TRANSPORT ET LA DISPERSION DE BULLES, DE PARTICULES OU DE GOUTTELETTES, DANS UN ECOULEMENT TURBULENT. LA DIFFICULTE MAJEURE DE L'ETUDE DE CES ECOULEMENTS RESIDE DANS LA COMPLEXITE DES INTERACTIONS ENTRE LA PHASE DISPERSEE ET LA PHASE CONTINUE. LE PRINCIPAL OBJECTIF DE CE TRAVAIL EST L'ETUDE DES ECHANGES DE QUANTITE DE MOUVEMENT ENTRE UNE PHASE DISPERSEE ET LA STRUCTURE TURBULENTE INSTATIONNAIRE D'UN ECOULEMENT CISAILLE COMME LA STRUCTURE SPATIALE D'UNE COUCHE DE MELANGE. AFIN DE GENERER UN CHAMP DE VITESSE APPROPRIE QUI REPRODUIT LES INTERACTIONS DYNAMIQUES ENTRE LES STRUCTURES DE GRANDE ECHELLE, NOUS UTILISONS UN OUTIL NUMERIQUE BASE SUR LES METHODES DE VORTEX POUR LA SIMULATION DES ECOULEMENTS CISAILLES PLANS. LA PHASE DISPERSEE EST, QUANT A ELLE, TRAITEE EN INTEGRANT L'EQUATION DU MOUVEMENT DE CHAQUE PARTICULE. NOUS MONTRONS AINSI, PAR COMPARAISON AVEC DES ETUDES RECENTES, QUE L'EXISTENCE DES STRUCTURES COHERENTES PROPRE A CES ECOULEMENTS (ET EN PARTICULIER A LA COUCHE DE MELANGE PLANE), INFLUENCE FORTEMENT LE MOUVEMENT D'UNE PHASE DISPERSEE. EN EFFET, SOUS CERTAINES CONDITIONS, LES PARTICULES SOLIDES S'AGGLOMERENT AUTOUR DE CES STRUCTURES TANDIS QUE LES BULLES SONT ATTIREES VERS UN POINT D'EQUILIBRE STABLE ASSOCIE A CHACUNE DE CES STRUCTURES COHERENTES. NOUS CHERCHONS ENSUITE A DECRIRE L'ACTION DE LA PHASE DISPERSEE SUR LA PHASE CONTINUE EN INCORPORANT UN TERME SOURCE DANS L'EQUATION DE TRANSPORT ET DE DIFFUSION DE LA VORTICITE. LE TERME DE COUPLAGE INTRODUIT REPRESENTE LES ECHANGES DE QUANTITE DE MOUVEMENT PROVOQUES PAR LE PHENOMENE D'ACTION-REACTION ENTRE LES DEUX PHASES. DANS NOS SIMULATIONS, CELA SE TRADUIT PAR LA CREATION, OU LA DESTRUCTION, DE VORTICITE DANS L'ECOULEMENT. L'ANALYSE DES RESULTATS DE SIMULATIONS D'ECOULEMENTS SIMPLIFIES PUIS PLUS COMPLEXES, APPORTE QUELQUES ELEMENTS DE REPONSE CONCERNANT LES MODIFICATIONS GLOBALES DES CARACTERISTIQUES DE LA COUCHE DE MELANGE ET DE LA DISPERSION DE BULLES ET DES PARTICULES SOLIDES. ENFIN, NOUS PRESENTONS UNE ETUDE DE FAISABILITE DE LA SIMULATION D'UN JET PLAN PAR UNE METHODE DE VORTEX. CE TRAVAIL NOUS CONDUIT A L'ETUDE THEORIQUE DU PROCESSUS D'ENTRAINEMENT DANS CET ECOULEMENT. LA MODELISATION NUMERIQUE DE CE PHENOMENE EST DIRECTEMENT RELIE A LA CONSTRUCTION DES CONDITIONS AUX LIMITES.
Author: Lionel Matuszewski
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 398
Get Book Here
Book Description
La thèse consiste en une présentation de modélisations adaptées aux états supercritiques. La représentation thermodynamique d'un mélange de fluides réels est construite sur une équation d'état de type cubique. Cette représentation permet d'apprécier les effets d'attraction et de répulsion entre les molécules et conduit à la détermination des domaines de stabilités des fluides monophasiques. Les propriétés de transports des mélanges sont évaluées dans un formalisme général mêlant les effets stériques modifiant les coefficients de transport des fluides aux fortes densités à des effets liées à la thermodynamique et traduisant des diffusions préférentielles des espèces. Un cadre général pour les phénomènes chimiques est également présenté et l'influence des non-idéalités sur la cinétique des réactions est étudiée. La conjonction des modèles de transport moléculaire et chimique généraux permet de mettre en évidence les bonnes propriétés des équations aux dérivées partielles régissant l'évolution d'un mélange de fluides réels. Les modélisations présentées sont utilisées dans le cadre de simulations de complexité croissante représentant des phénomènes de combustion caractéristiques du fonctionnement d'un moteur-fusée cryogénique. On s'intéresse notamment aux flammes laminaires planes et étirées transcritiques. La modélisation thermodynamique des mélanges de fluides réels est ensuite adaptée à un code de calcul d'écoulement afin de procéder à la simulation numérique d'une chambre de combustion fonctionnant en régime supercritique dans son ensemble.
Author: Yves d' Angelo (chercheur en énergétique).)
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages :
Get Book Here
Book Description
Author: Bernard Zamuner
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 352
Get Book Here
Book Description
Ce travail s'inscrit dans le cadre de recherches sur la combustion diphasique dans les chambres propulsives des moteurs aéronautiques et spaciaux. Tout d'abord, une description des techniques d'investigation existantes pour caractériser la phase liquide dispersée dans un environnement réactif et une revue des différentes approches utilisées pour la modélisation des écoulements polyphasiques sont effectuées. Le montage expérimental est ensuite présenté dans la deuxième partie. Inspire par les systèmes a ergols liquides stockables, il s'agit d'un injecteur coaxial avec, au centre, un jet liquide de monométhylhydrazine entouré par un jet annulaire d'air enrichi en oxygène. Une étude détaillée des caractéristiques du brouillard est réalisée en fonctionnement isotherme grâce à un analyseur de particules phase-Doppler. La troisième partie est consacrée au développement et à la validation d'un code de calcul pour la simulation de l'écoulement diphasique turbulent isotherme. Une formulation Eulérienne est utilisée pour les deux phases. La dernière partie décrit l'étude du brouillard en combustion. Tout d'abord des visualisations de la flamme diphasique par tomographie laser révèlent l'existence de deux modes de flamme en fonction du rapport des vitesses de sortie. Une méthode de granulométrie par numérisation et traitement d'images de films est proposée. Un modèle de combustion de brouillard est ensuite utilise pour prédire l'écoulement réactif. La comparaison des diamètres et des concentrations calculées avec les données disponibles s'avère encourageante. La simulation numérique permet enfin de proposer une explication à l'existence de régimes de combustion différents.
