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Dissertations / Theses on the topic 'Combustion chambre'
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1
Philip, Maxime. "Dynamique de l’allumage circulaire dans les foyers annulaires multi-injecteurs." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2016. http://www.theses.fr/2016SACLC034/document.
Full textAbstract:
L’allumage constitue une phase critique dans de nombreuses applications de combustion et plus particulièrement dans celles qui sont liées à la propulsion aéronautique et spatiale. Un des défis actuels a été de développer des simulations aux grandes échelles de ce phénomène transitoire dans des configurations réalistes comme celles trouvées dans les moteurs aéronautiques. A cet égard, le travail pionnier de Boileau et al. (2008)a indiqué que des calculs complets de ce processus pouvaient être réalisés dans des géométries complètes de chambre de combustion annulaire et que ces calculs pouvaient fournir des informations de première main sur le processus d’allumage circulaire. Il était toutefois important devoir si la simulation pouvait reproduiredes données expérimentales bien contrôlées.Ceci est accompli dans le présent travail qui utilise un dispositif expérimental nouveau désigné sous le nom de MICCA.La thèse décrit l’ensemble des données recueillies au cours d’essais systématiques sur MICCA, la méthode de calcul aux grandes échelles et sa validation dans une configuration de brûleur simplifiée, les résultats de simulations aux grandes échelles du processus d’allumage circulaire, une analyse détaillée des résultats numériques et enfin une modélisation simplifiée du processus d’allumage fondée sur des équations de bilan macroscopiquesIgnition constitutes a critical phase in many combustion applications and specifically those related to aerospace propulsion. One of the current challenges has been to develop large eddy simulations of this transient phenomenon in realistic configurations like those found in aeroengines.In this respect, the pioneering work of Boileau et a. (2008) indicated that complete calculations of this process in a full annular combustor geometry could be carried out and that they provided first hand information on the light-round process.It was however important to see if the simulation can match well controlled experimental data. This is accomplished in the present work which uses a novel experimental device named MICCA. The thesis describes the experimental set of data,the calculation methodology and its validation in a single burner configuration,results of large eddy simulation of the full light round process, a detailed analysis of the numerical results and an attempt to build a simplified model of the process based on macroscopic balance equations
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Prieur, Kevin. "Dynamique de la combustion dans un foyer annulaire multi-injecteurs diphasique." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2017. http://www.theses.fr/2017SACLC070/document.
Full textAbstract:
Ces dernières décennies ont vu apparaître de nombreuses innovations dans le domaine de la combustion afin de réduire la consommation et les émissions polluantes. De nouveaux types d'injecteur, de type LPP - Lean Premixed Prevaporized, ont été mis au point permettant de diminuer le rapport combustible/air et visent à pré-vaporiser le carburant en amont de la combustion afin de mieux le mélanger à l'air issu du compresseur. Cette architecture permet une amélioration de la consommation et des émissions polluantes, mais rend les foyers annulaires plus sensibles à des phénomènes instationnaires qui perturbent le fonctionnement du système, accroissent les flux de chaleur vers les parois de la chambre, induisent des vibrations de structures, entrainent une fatigue cyclique des pièces mécaniques et dans des cas extrêmes conduisent à des dommages irréversibles. L'objectif est de poursuivre l'effort engagé au laboratoire EM2C sur ce thème et plus particulièrement sur celui de la dynamique de la combustion dans les chambres annulaires. La thèse concerne plus spécialement le cas où l'injection du combustible s'effectue sous forme liquide. La configuration reproduit sous forme idéalisée celle que l'on trouve en pratique dans les moteurs aéronautiques. La chambre, désignée sous le nom de MICCA-Spray, est équipée de 16 injecteurs swirlés pouvant être alimentés par un combustible liquide ou gazeux, permettant ainsi une combustion diphasique ou prémélangée. Le système possède des parois en quartz donnant un accès optique à la zone de flamme. Il est aussi équipé d'un ensemble de diagnostics tels des microphones, des photomultiplicateurs ainsi que des systèmes d'imagerie à haute cadenceThese last decades have seen many innovations in the field of combustion to reduce fuel consumption and pollutant emissions. New types of injector, for example LPP - Lean Premixed Prevaporized, have then been developed to reduce the fuel / air ratio and aim to pre-vaporize the fuel upstream of the combustion in order to mix it better with the air coming from the compressor. Unfortunately this architecture makes annular chambers more sensitive to unsteady phenomena which disturb the functioning of the system, increase the heat flows towards the walls of the chamber, induce vibrations of structures, cause cyclic fatigue of mechanical parts and in extreme cases lead to irreversible damage. The objective of this thesis is to continue the effort undertaken at the EM2C laboratory on this topic and more particularly on the dynamics of combustion in annular chambers comprising a set of injectors. The thesis concerns more particularly the case where the injection of the fuel takes place in liquid form. This configuration reproduces, in idealized form, what can be found in practice in aeronautical engines. It is also a configuration studied at the fundamental level. The chamber, known as MICCA-Spray, is equipped with 16 swirled injectors that can be powered by liquid or gaseous fuel, thus enabling two-phase or fully premixed combustion. The system has quartz walls giving optical access to the flame zone. It is also equipped with a set of diagnostics such as microphones, photomultipliers and high-speed imaging systems
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Cuif, Sjöstrand Marianne. "Simulations Numériques Directes d’une méso-chambre de combustion : Mise en oeuvre et analyses." Thesis, Rouen, INSA, 2012. http://www.theses.fr/2012ISAM0022/document.
Full textAbstract:
La méso-combustion est le régime de combustion où la taille caractéristique du domaine est juste supérieure à la distance de coincement de la flamme , typiquement de l'ordre du centimètre. La difficile réalisation de systèmes de combustion fonctionnant en ce régime de flamme particulier suscite l'intérêt : il devient alors possible de tirer parti de la haute densité énergétique des hydrocarbures pour concevoir des systèmes de production d'énergie plus compacts. Nous nous intéressons à la réalisation de calculs DNS compressibles d'une chambre de combustion cubique de 8 x 10 x 8 mm3. Ce travail présente autant la mise en œuvre des calcules, en particulier la problématique de la condition frontière mur, que les résultats obtenus. Ces derniers nous permettent d'analyser la phénoménologie complexe de cet écoulement réactif confiné et serviront de base à des modélisations futuresMeso-combustion can be defined as the combustion regime where the involved lenghts scales are close but slightly larger than the quenching distance of the flame, tipically smaller than a cm. By taking advantage of the high energetic density of liquid hydrocarbons, it would become possible to build small-sized combustion-based long-lived lighter electrical power systems. However combsution phenomena at these meso-scales have their own shortcomings. Indeed, by decreasing the system size, the usual phenomenological balance betwenne chemical reactions, mixing, turbulence and heat transfer is changed. In the present work, we focus on the DNS calculation of a cubic meso-combsution chamber of 8 x 10 x 8 mm3. This works presents the implementation of the numerical strategy used, with a specific attention to the no-slip wall compressible boundary condition. We then present an analysis of this particular reactive flow. The results are useful for future modeling of such a combustor
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Moreau, Denis. "Etude de mélange de jets gazeux dans une chambre de combustion." Grenoble 2 : ANRT, 1988. http://catalogue.bnf.fr/ark:/12148/cb37616639q.
Full text
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Moreau, Denis. "Etude de mélange de jets gazeux dans une chambre de combustion." Rouen, 1988. http://www.theses.fr/1988ROUES043.
Full textAbstract:
Etude expérimentale du mélange de plusieurs jets ronds gazeux dans différents types de configuration (doublet, triplet, quintriplet, multitriplet). Emploi de deux méthodes de diagnostic: visualisation par tomographie flash (étude qualitative de la structure des jets avant et après l'interaction) et méthode thermique (évolution du mélange par la mesure des caractéristiques du champ de température)
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Kechabia, Rachid Alexandre. "Etude experimentale et numerique d'une chambre de combustion de laser chimique." Paris 6, 1992. http://www.theses.fr/1992PA066195.
Full textAbstract:
Des instabilites basse frequence perturbent le fonctionnement des lasers chimiques ayant probablement leur origine dans la chambre de combustion. Il a donc ete decide d'entreprendre une etude detaillee, a la fois numerique et experimentale, de l'ecoulement dans une telle chambre. Dans le premier chapitre on etudie experimentalement les phenomenes de melange et d'interaction de jets issus de divers types d'injecteurs. Un certain nombre de visualisations par tomographie laser et de phenomenes originaux sont montres. L'interet de cette partie reside dans la possibilite de mieux definir a la fois les criteres de choix entre divers types d'injections et les conditions optimales de fonctionnement. Le second chapitre est consacre a l'etude aerodynamique d'un ecoulement dans une chambre parallelepipedique simulant la chambre de combustion. Un code de calcul est developpe pour resoudre les equations de navier-stokes incompressible. Puis une confrontation calcul-experience est presentee. Le troisieme chapitre est consacre a l'etude aerothermique de l'ecoulement resultant de l'injection d'air chaud dans la chambre. L'hypothese de boussinesq concernant la variation de masse volumique est retenue. Les coefficients thermodynamiques du fluide sont pris constants. Une equation supplementaire d'energie est utilisee pour le developpement du nouveau code thermique. La temperature est mesuree experimentalement. Une confrontation calcul-experience est presentee ici aussi
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Courtois, Raphaël. "Simulation aux grandes échelles de l'écoulement dans un chambre de combustion en forme de marche descendante." Châtenay-Malabry, Ecole centrale de Paris, 2005. http://www.theses.fr/2005ECAP1004.
Full textAbstract:
Cette thèse est consacrée à la simulation aux grandes échelles (SGE) de l’écoulement dans une chambre de combustion en forme de marche descendante. Cette technique de simulation rend possible l’étude des phénomènes instationnaires et permet en particulier d’analyses le couplage entre la dynamique du front de flamme et l’écoulement. Dans le cadre de cette thèse, la chambre d’expérimentale en forme de marche descendante appelée chambre A3C a été choisie comme cas test. Cette chambre a en effet été l’objet, au laboratoire LAERTE de l’ONERA, de nombreuses mesures qui ont permis d’établir une base de données expérimentales fournie en champs moyens de température et de vitesse. Ces résultats expérimentaux servent de référence pour les calculs numériques effectués au cours de cette thèse. Les phénomènes instationnaires mis en évidence dans les calculs font aussi l’objet d’une analyse. Le code de calcul utilisé est le code AVBP développé au CERFACS. Dans un premier temps, notre étude a porté sur le cas simplifié de l’écoulement non réactif. Des calculs bidimensionnels ont d’abord été réalisés dans le cadre d’une prise en main du code AVBP. Une série de tests a ensuite été menée de façon à valider le code dans le cas de calculs tridimensionnels, plus réalistes. Dans un second temps, la combustion a été prise en compte grâce à un modèle de flamme épaissie. Une série de calculs bidimensionnels a d’abord été menée afin d’évaluer la fiabilité de test de calculs. Des calculs tridimensionnels ont ensuite été réalisés de façon à prendre totalement en compte l’influence de la turbulence sur le front de flamme. Ces calculs tridimensionnels sont très coûteux et leur intérêt est donc discutéThe large Eddy Simulation (LES) has been used ti simulate the flow in a backward facing step combustor. The LES allows to investigate the unsteady phenomena and, in particular, the interaction of the flame with the flow. The use of LES for reacting flows is recent because is started in the middle of ninety’s. For that reason many validation studies continue to be undertaken. In this thesis, the experimental backward facing step chamber, named A3C, has been chosen. Many measurements have been carried out in the LAERTE (ONERA) and have given rise to important data basis in mean temperature (DRASC) and mean velocity (LDV). These results are compared with our LES simulations. The unsteady phenomena appearing in the simulations are also analysed. The AVBP code developed by the CERFACS has been used for these simulations. Initially, our study concerned the simplified case of non reactive flow. Twodimensional simulations have been first carried out to learn the use and the behaviour of the AVBP code. Then, more realistic tridimensional calculations have been carried out in order to validate the code. In a second time, the combustion has been introduced by the means of the thiskened flame model. Twodimensional simulations have been first undertaken in order to evaluate the reliability of such calculations. Then, tridimensional simulations have been achieved in order to take into account the influence of the tridimensional turbulence in front flame. These tridimensional simulationshave a very high coast and their interest is discussed
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Alizon, Franck Pascal. "Transferts de chaleur convectifs dans la chambre de combustion des moteurs à combustion interne : Influence de l'aérodynamique interne." Paris 6, 2005. http://www.theses.fr/2005PA066116.
Full text
9
Erchiqui, Fouad. "Modelisation mathematique d'une chambre de combustion par la methode des plans imaginaires." Thèse, Chicoutimi : Université du Québec à Chicoutimi, 1987. http://theses.uqac.ca.
Full textAbstract:
Memoire (Sc. A.) --Universite du Quebec a Chicoutimi, 1987.En tete du titre: Memoire presente a l'Universite du Queec a Chicoutimi comme exigence partielle pour l'obtention du grade de maitre es sciences appliquees. CaQCU Bibliogr.: ff. 60-61. Document électronique également accessible en format PDF. CaQCU
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Fortier-Topping, Hugo. "Conception d'une chambre de combustion pour la microturbine à gaz SRGT-2." Mémoire, Université de Sherbrooke, 2014. http://hdl.handle.net/11143/5417.
Full textAbstract:
Dans un contexte mondial où les ressources énergétiques commencent à se faire rares, beaucoup de recherches se font sur l’amélioration de l’efficacité thermique et de la densité de puissance des sources d’énergie existantes. Ainsi, un projet de développement d’une microturbine à gaz avec une architecture de nouveau genre permettant d’augmenter la densité de puissance tout en réduisant les coûts a vu le jour.
La recherche proposée dans le présent document se concentre sur la conception et la caractérisation d’une chambre de combustion et d’un banc d’essai pour la turbine SRGT-2.
Une chambre de combustion à écoulement inverse est conçue et caractérisée expérimentalement. Un modèle 0D de la chambre est tout d’abord fait. Par la suite, une optimisation numérique est faite jusqu’à l’atteinte des objectifs de conception. Finalement, la chambre de combustion est testée durant 30 secondes avec de l’hydrogène comme carburant. Une température de sortie de la chambre de combustion de 1000 K a été maintenue avec une efficacité de combustion de plus de 85%.
Le banc d’essai conçu pour le projet de recherche utilise un démarreur électropneumatique permettant d’accélérer le prototype jusqu’à 102 000 RPM. Le module fluide est la partie du banc d’essai qui contient les différentes parties de la turbine SRGT-2 comme le rotor, les stators et la chambre de combustion. Le module est instrumenté dans le but d’obtenir une caractérisation complète de la turbine. Sa configuration modulaire permet aussi de caractériser chacune des composantes individuellement en changeant certaines sections.
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Aligrot, Catherine. "Etude expérimentale et théorique du délai d'auto-inflammation de différents carburants dans une chambre de combustion à volume constant." Ecully, Ecole centrale de Lyon, 1994. http://bibli.ec-lyon.fr/exl-doc/TH_T1549_caligrot.pdf.
Full textAbstract:
Ce travail est une contribution à l'amélioration des connaissances de la phase de précombustion dans les moteurs diesel. Cette phase, appelée également délai d'auto-inflammation, joue en effet un rôle non négligeable dans la genèse des polluants aujourd'hui sévèrement réglementés. Une analyse bibliographique a tout d'abord permis de recenser les différents paramètres influençant le délai d'auto-inflammation ainsi que les différentes approches utilisées pour la modéliser. L'étude expérimentale a été réalisée dans une chambre de combustion à volume constant dont les parois sont maintenues à haute température. Les essais effectués ont permis de mettre en évidence l'influence qu'ont sur le délai d'auto-inflammation les température et pression initiales régnant dans la chambre de combustion avant injection, le type et le diamètre des trous de l'injecteur, la pression d'injection. Douze carburants différents ont été utilisés afin d'analyser le rôle joué par l'indice de cétane, la teneur en composés paraffiniques et les additifs. A partir de ces données expérimentales, deux modélisations complémentaires ont été envisagées. La première approche, empirique, est une extension de la loi de Wolfer au cas de différents carburants. Les coefficients de la relation proposée sont en effet exprimés en fonction de l'indice de cétane, de la teneur en composés paraffiniques et de la viscosité cinématique du combustible. Etablie à l'aide de six carburants, cette loi a été validée sur quatre autres. La deuxième modélisation consiste en un mécanisme chimique réduit comportant 34 réactions, implanté dans un code de calcul tridimensionnel. L'avantage de ce mécanisme est de permettre, en plus de la prédiction du délai, l'évaluation des différents polluants susceptibles de se former pendant la phase de combustion d'un moteur diesel.
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Cuif, Sjöstrand Marianne. "Simulations Numériques Directes d'une méso-chambre de combustion : Mise en oeuvre et analyses." Phd thesis, INSA de Rouen, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00845259.
Full textAbstract:
La méso-combustion est le régime de combustion où la taille caractéristique du domaine est juste supérieure à la distance de coincement de la flamme , typiquement de l'ordre du centimètre. La difficile réalisation de systèmes de combustion fonctionnant en ce régime de flamme particulier suscite l'intérêt : il devient alors possible de tirer parti de la haute densité énergétique des hydrocarbures pour concevoir des systèmes de production d'énergie plus compacts. Nous nous intéressons à la réalisation de calculs DNS compressibles d'une chambre de combustion cubique de 8 x 10 x 8 mm3. Ce travail présente autant la mise en œuvre des calcules, en particulier la problématique de la condition frontière mur, que les résultats obtenus. Ces derniers nous permettent d'analyser la phénoménologie complexe de cet écoulement réactif confiné et serviront de base à des modélisations futures.
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Bénard, Pierre. "Analyse et amélioration d'une chambre de combustion centimétrique par simulations aux grandes échelles." Thesis, Rouen, INSA, 2015. http://www.theses.fr/2015ISAM0018/document.
Full textAbstract:
Réaliser un système de combustion à petite échelle reste aujourd’hui un défi. L’augmentation du rapport surface/volume favorise les pertes thermiques, contribue à la diminution du temps de séjour et limite la turbulence. Le premier objectif de cette thèse est de comprendre les phénomènes physiques intervenant dans un brûleur centimétrique tourbillonnaire de 8 x10 x 8 mm3 (millimètre cube) et mettre au point des outils numériques adaptés. L’écoulement réactif méthane/air est étudié au moyen de simulations numériques LES. La combustion ne consomme pas l’intégralité du carburant, entraînant un rendement de combustion de l’ordre de 50% et d’importantes émissions de polluants. Le deuxième objectif est d’adapter les performances de ce brûleur. L’enrichissement en hydrogène a montré une amélioration sensible du rendement et une réduction des émissions polluantes. Plusieurs configurations géométriques de la chambre ont aussi été étudiées, ce qui a permis de dégager des axes d’améliorationsDesigning a meso-scale combustion system remains a challenging scientific and technological issue. Increasing the surface-to-volume ratio promotes wall heat losses, reduces the residence time and turbulence intensity. The main objective of this thesis is to understand the physical phenomena involved in the centimetre-sized asymmetric whirl cubic burner of 8 x 10 x 8 mm3 (millimètre cube) and develop specific adapted numerical tools. The methane/air reactive flow is studied using detailed LES. While fuel and air are injected separately, combustion takes place in the premixed regime. However combustion is far from being complete, causing low combustion efficiency and significant emissions of pollutants. The second objective is to adapt in the best possible way the performances of this burner. Hydrogen enrichment of the fuel mixture showed significant efficiency enhancement and reduced pollutant emissions. Several other combustor geometries are also studied, paving the way for future improvement
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Gosselin, Pierre. "Prédiction du transfert thermique pariétal pour la chambre de combustion d'une turbine à gaz." Thesis, National Library of Canada = Bibliothèque nationale du Canada, 1999. http://www.collectionscanada.ca/obj/s4/f2/dsk1/tape8/PQDD_0015/NQ47570.pdf.
Full text
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Arroyo, Callejo Gustavo. "Modélisation thermique avancée d’une paroi multiperforée de chambre de combustion aéronautique avec dilution giratoire." Thesis, Toulouse, ISAE, 2016. http://www.theses.fr/2016ESAE0008/document.
Full textAbstract:
Dans la chambre de combustion, les températures auxquelles les parois sont soumises sont supérieures aux températures de fusion des matériaux. Afin de protéger les parois, une partie de l'air froid provenant du compresseur est injectée par des milliers de perforations (multiperforation). Cependant, face à l'enjeu de la pollution, les motoristes considèrent des solutions qui limitent la quantité d'air disponible pour le refroidissement. Son optimisation s'avère donc capital. Néanmoins, la très petite taille des perforations rend les simulations numériques coûteuses, et des modèles homogènes permettant de s'affranchir du maillage des trous ont gagné de l'importance. De plus, des études récentes ont mis en évidence l'intérêt d'une injection d'air de refroidissement non-alignée avec l'écoulement chaud (solution baptisée dilution giratoire). Cette thèse se propose, d'une part de développer un modèle homogène adapté à ce type nouveau d'injection et d'autre part de contribuer à la compréhension de la multiperforation giratoireLn the combustion chamber, temperatures up to 2000K are reached, which exceeds by far the melting point of the liner materials. ln order to protect the liner, cool air from the combustion chamber outer casing is injected into the combustor through a large number of sub-millimeter closely-spaced holes (effusion cooling). However, strict environmental legislation has led jet-engine manufacturers to consider techniques that reduce the quantity of air available for cooling. Therefore, cooling system must be carefully designed. However, the size of the holes makes detailed numerical simulations unaffordable. Aerothermal models that mimic effusion cooling behavior are a promising solution. On the Other hand, up to now, far too little attention has been paid to a novel effusion cooling technique (compound angle effusion cooling), where cold air injection is not aligned With the hot air flow direction. The aim of this dissertation is twofold: to establish an effusion cooling model and to investigate the flow field of compound angle effusion cooling
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Lengyel, Igor. "Caractérisation des échelles de longueur turbulentes dans la chambre d'un moteur à combustion interne." Ecully, Ecole centrale de Lyon, 1995. http://www.theses.fr/1995ECDL0015.
Full textAbstract:
L'objectif principal de ce travail est l'analyse du comportement des échelles spatiales de la turbulence dans une chambre de moteur à piston. Deux voies d'approche sont utilisées à cet effet: une approche théorique et une approche expérimentale. L'approche théorique consiste à schématiser les phases de compression et détente et en déduire l'évolution globale du champ turbulent durant ces phases du cycle moteur à l'aide de modèles statistiques de complexités variables (modèles en un point ou en deux points). On exploite dans un premier temps un modèle de turbulence homogène en un point, en présence d'une compression ou une détente uniaxiale. Une analyse des temps caractéristiques des différents mécanismes physiques justifie le bien fondé d'un calcul de distorsion rapide pendant la détente ; on en déduit l'anisotropie des échelles intégrales. L'approche expérimentale consiste a mesurer directement le coefficient de corrélation spatial des fluctuations de vitesse par la technique de l'anémométrie laser bi-points. Deux échelles intégrales ont été mesurées en différents points de la chambre durant les phases d'admission, compression et détente. L'influence de différents paramètres (régime moteur, taux de compression, mouvement de rotation) sur les échelles intégrales de longueur a été etudiée. Les comparaisons entre les évolutions expérimentales et les prédictions théoriques issues du calcul de distorsion rapide sont satisfaisantes pendant la détente ; l'importance des effets de confinement en fin de compression est également analysée. Différentes méthodes de filtrage sont comparées à la méthode statistique par moyenne d'ensemble afin de traiter les fluctuations cycliques dans une configuration bien définie, celle d'un mouvement de rotation superposé a la compressionThe aim of this work is to study the behaviour of turbulence length scales in an internal combustion engine. This is achieved by using both theoretical and experimental approaches. The theoretical approach is based one-dimensional compression and expansion stroke modelling ; the evolution of turbulent ccharacteristics during these strokes of the engine cycle is deduced by using different statistical models of variable complexity (one-point and two-point models). At first we use a one-point homogeneous turbulence model in the presence of a one-dimensional compression (or expansion). The evolution of the characteristic times of different physical mechanisms predicted by this model justify the application of the rapid distortion theory (RDT) during the expansion stroke. The anisotropy of the integral length scales is deduced from the two-point model. The experimental approach consists of the direct measurement of the spatial correlation coefficient of velocity fluctuations by two-point Laser Doppler Anemometry. The spatial resolution analysis shows the limitations of the experimental set-up for the Taylor length scale measurement. Measurements are made of two different integral length scales at different points in the chamber during the induction, compression and expansion strokes. The influence of different parameters (engine velocity, compression ratio, swirl) is studied. Good agreement between experimental and theoretical (RDT) results is obtained during the expansion stroke. Wall effects at the end of compression stroke are also analysed. Different filtering methods are compared with the ensemble average method in order to remove cyclic fluctuations. Comparisons are made in a particular case where cyclic fluctuations are clearly linked to a large scale motion (swirl precession) superimposed on the turbulent field
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GOBIN, BENOIT. "Modelisation tridimensionnelle de la chambre de combustion et du circuit de refroidissement des moteurs." Nantes, 2000. http://www.theses.fr/2000NANT2047.
Full textAbstract:
Les phenomenes thermiques mis en jeu dans les moteurs a combustion interne sont essentiellement la combustion dans la chambre, la conduction dans les parois et la convection forcee dans le circuit de refroidissement. Ces phenomenes ont comme particularites d'interagir mutuellement d'un point de vue thermique et d'avoir des temps caracteristiques sensiblement differents. Pour optimiser les procedes industriels via la simulation, il est necessaire de prendre en compte le systeme global. Nous choisissons dans ce travail une approche multi-codes. Ainsi, le decouplage numerique et geometrique doit conduire a l'optimisation des temps de calcul et une meilleure apprehension des phenomenes physiques dans chaque domaine en utilisant des codes appropries distincts. La difficulte majeure consiste a assurer la continuite du flux thermique et de la temperature a l'interface des domaines fluides et solides en echangeant ces deux grandeurs entre les codes. Nous etudions et nous validons differents processus d'echanges a travers deux etudes du couplage thermique multi-domaines : un couplage 1d solide/solide puis 2d fluides/solide. Nous validons numeriquement, par une approche mono-code, differents algorithmes de couplage pour suivre les regimes thermiques presents dans les moteurs en cherchant a optimiser les temps de calcul. Une validation experimentale du code fluent, utilise pour l'approche mono-code, est realisee. Nous montrons qu'il est possible de suivre un transitoire thermique avec un couplage sans iterations au sein d'un pas de temps, si le pas de temps de couplage est petit devant les echelles de temps dans la paroi. Le temps de calcul etant toujours tres grand dans les moteurs, nous proposons un algorithme pour modeliser un etat thermique stationnaire. Une application moteur tridimensionnelle kiva/fluent finalise ce travail pour mettre en evidence les atouts de notre couplage : informations thermiques quantitatives dans tous les domaines et temps de calcul raisonnable.
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Tremoulière, Gérard. "Contribution à l'étude des transferts thermiques dans la chambre de combustion d'un moteur Diesel : Analyse hors moteur du jet pariétal en combustion." Lyon 1, 1985. http://www.theses.fr/1985LYO19027.
Full textAbstract:
Afin de préciser la formulation d'un coefficient de transfert thermique dans une chambre de combustion de moteur Diesel, nous avons entrepris l'étude expérimentale des densités de flux locales et instantanées en fonction des paramètres de fonctionnement du moteur. L'importance des disparités de flux observées en deux points de la culasse justifient pleinement l'emploi d'un modèle de calcul des températures des gaz distinguant au moins les jets en combustion de l'air qui ne participe pas à la réaction. L'évaluation d'un coefficient d'échange cohérent implique en effet de connaître à chaque instant la température des gaz qui induisent le transfert au point considéré de la surface. Toutefois la complexité des mouvements des gaz dans la chambre rend l'évaluation de la position du jet enflammé trop imprécise pour l'établissement d'une relation générale. Nous avons donc entrepris une étude hors moteur d'un jet de méthane en combustion en incidence normale sur une paroi chaude (300 < Tp < 800 K). La mesure des profils de température dans le gaz nous permet de proposer la relation suivante entre les gr andeurs adimensionnelles, T+ et z+ représentatives de la température et de la distance à la plaque : T = A ln z+ + B avec A = 0. 43. La similitude des profils de température induite par ce résultat repose sur celle des vitesses. Nous avons pu établir effectivement que l'évolution radiale des maximums de vitesse m devait suivre la relation Vm = K R 3/2. Un second calcul basé sur la conservation de la quantité de mouvement a permis de confirmer ce résultat qui corrèle de plus les mesures réaliséesEtude theorique et experimentale d'un jet de methane en incidence normale sur une paroi chaude
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Lacoste, Deanna. "Etude expérimentale de la combustion de mélanges stratifiés globalement pauvres en chambre à volume constant." Poitiers, 2002. http://www.theses.fr/2002POIT2331.
Full textAbstract:
Les travaux présentés dans ce mémoire concernent l'étude expérimentale de la combustion de mélanges stratifiés de carburant (95% de propane et 5% d'acétone en masse) gazeux et d'air dans une chambre parallélépipédique à volume constant. La stratification est obtenue en injectant le carburant pur, par un injecteur fente, dans la chambre de combustion initialement remplie d'air à pression atmosphérique. L'allumage est réalisé par une étincelle électrique au centre de la chambre. Les diagnostics optiques utilisés pour réaliser cette étude sont : la P. L. I. F. , en utilisant l'acétone présent dans le carburant comme traceur, la Tomographie et la P. I. V. , en utilisant un ensemencement par gouttelettes d'huiles. Des mesures simultanées de richesses locales, de vitesses instantanées des gaz frais et de position du front de flamme ont été réalisées. L'influence de la stratification sur la propagation du front de flamme a été mise en évidenceThis experimental study deal with a stratified fuel / air gaseous mixture combustion in a constant volume parallelepipedic chamber. The fuel composition is: 95% propane and 5% acetone. The stratification is obtained by an injection of pure fuel (using a planar injector) in the combustion chamber which is initially full of air at atmospheric pressure. The ignition is obtained by an electrical spark at the centre of the combustion chamber. The optical diagnostics used during this study are: P. L. I. F. , using acetone as a tracer, Tomography and P. I. V. , using oil droplets as tracers. Simultaneous measurements of the fuel / air ratio, the velocity in the unburned gases and the location of the flame front have been carried out. The stratification influence on the flame front propagation has been shown
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DJOKO-SURONO-WIDODO, JOHANNES. "Etude de la combustion d'un moteur a allumage commande par controle de la turbulence externe." Paris 6, 1986. http://www.theses.fr/1986PA066631.
Full textAbstract:
Etude de la combustion en melange pauvre avec rotation de la charge. Presentation des solutions pour limiter les effets defavorables: conduit d'admission helicoidal, canal d'admission secondaire, deflecteur mobile pilote, culasse multi-admissions (permeabilite de la culasse). L'augmentation de la turbulence donne des resultats positifs pour les points de fonctionnement a faible charge
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Delorme, Thierry. "Pyrométrie polychromatique appliquée à l'analyse de la combustion et de la production des suies et des NOx dans une chambre de combustion diesel." Ecully, Ecole centrale de Lyon, 1993. http://bibli.ec-lyon.fr/exl-doc/TH_T1557_tdelorme.pdf.
Full textAbstract:
Afin d'étudier la formation des polluants et le déroulement de la combustion dans les moteurs Diesel, nous avons développé une méthode de mesure pyrométrique qui permet d'obtenir, à tout instant, la température et la quantité de suies observées mais aussi un coefficient représentatif de la densité de flamme. Cette méthode repose sur l'utilisation de trois mesures monochromatiques placées dans le proche infrarouge entre 1 et 2 um. Les émissivités monochromatiques des suies sont déterminées par la formulation de Rayleigh. Un pyromètre a été élaboré et placé sur un moteur Diesel industriel à injection directe. II se compose, pour l'essentiel, d'un démultiplexeur qui utilise des fibres optiques et des détecteurs au germanium refroidis. L'accès à la chambre de combustion est realisé par un hublot en quartz dont l'encrassement reste faible et relativement stable au cours du temps pour permettre des mesures pendant plusieurs centaines d'heures de fonctionnement. L'emplacement de cet accès joue un role important dans les mesures. Les courbes de température et de densité sont mesurées pour un moteur industriel de 350 kW pour l'ensemble des points de fonctionnement pleine charge ou charge partielle. Leur analyse montre clairement trois phases dans le déroulement de la combustion. Nous observons tout d'abord le développement de la flamme de diffusion qui est brutal et fortement chargé en suies. Puis la combustion est pleinement établie et enfin, la flamme disparaît de façon régulière pendant la recombustion progressive des suies accompagnée de concentrations locales élevées. Un modèle de formation des oxydes d'azote (NO thermiques) est proposé sur la base de la température mesurée et conduit à des corrections satisfaisantes avec les analyses réalisées à l'echappement.
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Fabert, Emilie. "Analyse des écoulements dans un ensemble "roue directrice de sortie, diffuseur, tête de chambre de combustion"." Ecully, Ecole centrale de Lyon, 2009. http://www.theses.fr/2009ECDL0016.
Full textAbstract:
Le dispositif étudié concerne un ensemble "grille directrice de sortie, diffuseur, chambre de combustion". Ce dernier doit réaliser une bonne récupération de pression statique sous différentes conditions d'alimentation et de prélèvement. En effet, la réduction de l'encombrement axial et la diminution des pertes sont un enjeu majeur dans la conception des nouveaux moteurs, et l'amélioration des performances de ce type de dispositif ne peut se faire que par une compréhension des phénomènes intervenant dans ces éléments. Il est également indispensable de prendre en compte leurs interactions. Cette étude expérimentale offre la possibilité de réaliser des mesures complètes et détaillées de l'influence des conditions amont et aval sur un diffuseur de chambre de combustion par le test de configurations modulaires avec des possibilités de réglages (débits de contournement) de plus en plus complexes. Certaines des configurations testées permettent de générer des écoulements incidents présentant plusieurs niveaux de turbulence. Les cartes des isovaleurs des grandeurs aérodynamiques ainsi que des relevés de pression pariétale seront obtenus entre les différentes sections pour l'ensemble des configurations testées. Des visualisations pariétales sont possibles au sein du diffuseur. Cette étude présentera également une critique des résultats issus de la sonde de pression directionnelle principalement utilisée, et des corrections des angles d'écoulement seront proposées notamment basées sur des mesures laser. Ces mesures PIV stéréoscopiques seront réalisées dans une configuration permettant de s'affranchir des problèmes d'accès optiques et seront validées par la mise en place d'un critère basé sur la continuitéThe studied facility concerns a set of "outlet guide vane, diffuser, combustion chamber". This should realize a good recovery of static pressure under different feeding and bleed conditions. In deed, the reduction of the axial dimensions and the decrease of losses are a major issue in the design of new engines, and the improvement of performance of such devices can be achieved only through an understanding of phenomena occurring in these elements. It is also essential to take into account their interactions. This experimental study offers the possibility to perform detailed and comprehensive measures of the influence of upstream and downstream conditions on a combustor diffuser by testing modular configurations with more and more complex option settings (bypass flow). Some tested configurations can generate incident flows with several levels of turbulence. The isovalue maps of aerodynamic magnitudes and parietal pressure survey can be obtained between the different sections for all tested configurations. Parietal visualizations are possible within the diffuser. This study will also review the results gained with the pressure probe mainly used, and corrections to the flow angles will be proposed on the basis of laser measurements. These stereoscopic PIV measurements are performed in a configuration to overcome the problems of optical access and will be validated by the establishment of a criterion based on continuity
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Bouajila, Wissam. "Modélisation des chambres de combustion de lanceurs (matériaux & calculs)." Paris 6, 2008. http://www.theses.fr/2008PA066553.
Full textAbstract:
Développer des lanceurs réutilisable revient principalement à augmenter la durée de vie du moteur, et plus particulièrement celle de la paroi de la chambre de combustion, élément le plus critique du moteur. Parmi les nombreuses solutions explorées dans la littérature, ce travail de recherche s’oriente sur la caractérisation mécano-chimique d’un matériau prometteur, candidat pour la fabrication des parois de la chambre de combustion : l’alliage de cuivre Cu4Cr2Nb obtenu par plasma formage sous vide. La détermination de ses propriétés thermomécaniques ainsi que l’influence de l’environnement sur celles-ci doivent être déterminés afin d’établir une décision sur l’utilisation de ce matériau. Afin d’être au plus près des conditions d’exploitation de la paroi de la chambre de combustion (i. E. Hautes températures et vitesses de déformation, paroi fine et environnement sous hydrogène), des essais de disques utilisant de fins disques plats sous pression gazeuse ont été réalisés pour caractériser les propriétés mécaniques du matériau. Une méthode de calcul basée sur des hypothèses relatives à la déformation du disque est utilisée afin de déterminer les propriétés mécaniques vraies du matériau à partir des données de l’expérience. La pertinence ainsi que la précision des résultats obtenus ont été vérifiés avec plusieurs matériaux ayant des comportements mécaniques différents. Les propriétés thermomécaniques de l’alliage Cu4Cr2Nb ont été déterminées à des températures de 300K à 1100K et pour des vitesses de déformation moyennes de 5. 10-4 à 5. 10-1 s-1. La fragilisation par l’hydrogène externe (FHE) ainsi que la fragilisation par l’hydrogène interne (FHI) de l’alliage Cu4Cr2Nb ont été mesurées à trois températures significatives 300K, 700K et 1100K et pour différentes vitesses moyennes de déformation. Une diminution de la résistance de l’alliage Cu4Cr2Nb (environ -10%) a été mesurée en environnement hydrogène pour des conditions d’essai particulières. Le comportement mécanique de l’alliage Cu4Cr2Nb a été modélisé à l’aide de la loi de comportement élasto-viscoplastique de Chaboche, particulièrement adaptée à la description de comportements cycliques. Le modèle de Chaboche a été adapté car l’essai de disque nous permet d’atteindre de très hautes vitesses de déformation : la dépendance du modèle à la vitesse de déformation est définie à travers l’amplitude d’écrouissage en plus de la contrainte visqueuse. Les différentes simulations utilisant une modélisation par éléments finis de l’essai de disque intégrant la loi de Chaboche modifiée ont fourni des résultats en très bonne adéquation avec l’expérience pour l’alliage Cu4Cu2Nb sur de larges gammes de températures et de vitesses de déformation. D’après les nombreuses comparaisons réalisées avec succès, toutes les méthodologies expérimentales ainsi que les méthodes de calcul et de simulations associées peuvent être utilisées pour la caractérisation du comportement mécanique et la sensibilité à l’environnement d’autres métaux avec une bonne fiabilité et précision.
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Trouillet, Philippe. "Spectroscopie d'absorption appliquée à l'étude de la formation des oxydes d'azote dans une chambre de combustion à volume constant." Poitiers, 2000. http://www.theses.fr/2000POIT2253.
Full text
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Devroe, Sebastien. "Etude de la combustion du charbon pulvérisé et de la formation des oxydes d'azote dans les grands foyers à chauffe tangentielle." Valenciennes, 1999. https://ged.uphf.fr/nuxeo/site/esupversions/b6ef6d88-6f13-449b-93ef-c890860834a6.
Full textAbstract:
Ce travail présente une étude de la combustion et de la formation des oxydes d'azote dans les foyers à chauffe tangentielle au charbon pulvérisé. Il s'inscrit dans un partenariat avec la société Alstom-Energy et l'ADEME. L'analyse bibliographique montre l'importance de la modélisation de l'écoulement turbulent pour assurer une bonne représentation de la combustion. C'est pourquoi, les études de l'écoulement et de la combustion sont dissociées. Ainsi, dans un premier temps, deux maquettes froides sont étudiées : la première représente à l'échelle 1/20e un foyer à chauffe tangentielle complet, la seconde représente à l'échelle 1/10e un bruleur muni d'injections d'air rectangulaires coaxiales. Les mesures obtenues sur ces maquettes sont comparées aux différents modèles numériques disponibles dans le code de calcul Fluent. De plus, un écoulement tout à fait spécifique baptisé langue de serpent a été mis en évidence. Dans un second temps, à l'aide du modèle validé sur la maquette froide de foyer, une étude de la combustion dans 3 foyers à chauffe tangentielle (1 foyer gaz, 2 foyers charbon pulvérisé) est proposée. Les résultats obtenus par les modèles sont comparés aux valeurs relevées sur site. Enfin, pour ces trois foyers les émissions d'oxydes d'azote sont calculées pour différents régimes et configurations de chauffe. Le modèle de NOx thermiques est validé à l'aide des résultats sur le foyer gaz. Moyennant un calage sur une configuration de chauffe de l'un des foyers, les émissions d'oxydes d'azotes calculées sur les foyers à charbon pulvérisé sont conformes aux observations sur siteThis work presents a study of combustion and NOx formation is tangentially boiler plant. It’s developed with Alstom-energy and ADEME’s support. The bibliography shows the importance of the turbulent flow simulation for a good prediction of combustion. And so, the study of the flow is uncoupled from the combustion. So in first, two cold scale models are studied. One represents totally a 600 MWe tangentially boiler unit (scale 1/20), the second one simulates a tangentially burner with square coaxial injectors. The measurements are compared with different turbulent models available in finite volume computer program Fluent. A specific flow at the nozzle of the burner named “snake’s tongue” was putted in light. In second part, the reacting flows in 3 tangentially fired boilers (1 natural gas, 2 pulverized coal) are presented. The calculated results are compared with furnaces observations. Finally, NOx are calculated for the three furnaces and different firing configurations. Thermal NOx are validated with the natural gas results. After an adjustment of the Fuel-NOx model, the calculations are in good agreement for the two furnaces and different loads with measurements
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Gabano, Jean-Denis. "Etude dans une chambre fermée du régime de combustion vibratoire s'apparentant au cliquetis des moteurs alternatifs à allumage commandé." Poitiers, 1988. http://www.theses.fr/1988POIT2293.
Full textAbstract:
Etude du cliquetis dans les moteurs a explosion. Etude de la combustion, de la flamme et de l'antiinflammation. On utilise la cinematographie ultrarapide et l'enregistrement des emissions en lumiere bleue. Problemes de traitement de signal. Mise en evidence de prereactions d'oxydation a basse temperature
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Moudden, Yassir. "Estimation de paramètres physiques de combustion par modélisation du signal d'ionisation et inversion paramétrique." Paris 11, 2003. http://www.theses.fr/2003PA112004.
Full textAbstract:
Cette thèse est consacrée à la conception d'un système de mesure indirecte pour l'estimation quantitative de paramètres de combustion pertinents en termes de diagnostics et de contrôle moteur, fondé sur l'observation d'une grandeur aisément accessible, le signal d'ionisation. Nous avons envisagé une approche au sens des problèmes inverses. Il s'agit de construire un modèle paramétrique du signal d'ionisation au moyen des équations de la physique puis d'estimer les paramètres par inversion du modèle dans une boucle d'optimisation. L'extrême complexité des phénomènes participant vraisemblablement à la construction de ce signal ne nous a pas permis d'aboutir et nous nous sommes orientés vers une approche plus expérimentale. Nous avons mené une analyse statistique aveugle des données fournies par RENAULT dans le but d'expliciter une relation entre le signal d'ionisation et les grandeurs à estimer. L'étude statistique de données évoluant dans un espace de grande dimension étant notoirement maladroite, différentes méthodes classiques de réduction de la dimension apparente des données telles que l'Analyse en Composantes Principales, Projection Pursuit, etc. Ont été utilisées avec profit. Nous avons par ailleurs proposé une extension de cette dernière méthode en montrant l'utilité de critères issus de la théorie de l'information tels que l'information mutuelle ou la mesure de dépendance de Hellinger, pour la sélection de projections intéressantes. Nous avons aussi pu profitablement diminuer la dimension des données étudiées en recherchant un ensemble réduit de variables intermédiaires susceptibles de retenir une information relative à la grandeur d'intérêt. Ces analyses nous ont ensuite permis de proposer différents estimateurs de l'angle de pression de chambre maximale dont la précision et la stabilité ont été étudiées sur un sous ensemble des données disponibles correspondant à un domaine assez large de points de fonctionnement du moteurThe work described in this thesis investigates the possibility of constructing an indirect measurement algorithm of relevant combustion parameters based on ionization signal processing. Indeed, automobile manufacturers are in need of low cost combustion diagnoses to enhance engine control. Because of the extreme complexity of the physical phenomena in which the ionization signal originates, the traditional model-based approach appeared unrealistic and did not bring about conclusive results. We hence turned to performing a blind statistical analysis of experimental data acquired on a test engine. The analysis of high dimensional data being notoriously awkward, it is necessary to first reduce the apparent dimension of the signal data, keeping in mind the necessity of preserving the information useful in terms of our estimation problem. The usual techniques such as Principal Component Analysis, Projection Pursuit, etc. Are used to form and detect relevant variables. Further, a procedure for high dimensional data analysis derived as an extension of Exploratory Projection Pursuit, is suggested and shown to be a profitable tool. With this method, we seek interesting projections of high dimensional data by optimizing probabilistic measures of dependence such as Mutual Information, Hellinger divergence, etc. Finally, results are presented that demonstrate the quality and the stability of the low complexity in-cylinder peak pressure position estimators we derived, for a wide range of engine states
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Collado, Morata Elena. "Impact of the unsteady aerothermal environment on the turbine blades temperature." Thesis, Toulouse, INPT, 2012. http://www.theses.fr/2012INPT0094/document.
Full textAbstract:
Ce travail de thèse, menée dans le cadre d'une convention CIFRE entre TURBOMECA et le CERFACS, s'inscrit dans un contexte d'amélioration des performances des turbines de type axial équipant les turboréacteurs d'hélicoptère. L'une des principales difficultés rencontrée dans cette démarche concerne la maîtrise de la température que voient les pales de ce composant, notamment la roue haute pression. Les travaux de cette thèse s'articulent autour de deux axes principaux: - Le premier traite l'analyse de la Simulations aux Grandes Echelles (SGE) autour de pales. Une approche numérique SGE sur des maillages non-structurés est comparée aux résultats Reynolds Averaged Navier-Stokes (RANS) sur des maillages structurés, usuels dans ce type de configuration, ainsi qu'à une approche SGE sur maillages structurés. La SGE sur maillage non-structuré démontre sa capacité à prendre en compte les phénomènes qui ont un impact sur les flux de chaleur pariétaux. - Le second axe de recherche a pour objectif de développer un outil numérique de couplage pour assurer le transfert d'information entre un code SGE réactif sur maillage non-structuré, employé dans les chambres de combustion, et un code non-réactif en RANS, utilisé par les industriels pour modéliser l'étage turbine. Cet outil a été validé sur plusieurs cas tests qui montrent le potentiel de cette méthodologie pour le couplage multi-composantThis PhD dissertation, conducted as part of a CIFRE research project between TURBOMECA and CERFACS, deals with improving performance of axial turbines from helicopter engines. One of the main difficulties with such an objective is the control of the temperature prediction around the blades, especially the temperature of the high pressure rotor. The work of this thesis focusses on two axes: - First concerns the analysis of Large Eddy Simulation (LES) predictions around blades: a numerical LES approach on unstructured meshes is compared to Reynolds Averaged Navier-Stokes (RANS) results on structured meshes as well as to LES on structured meshes. LES on unstructured meshes demonstrates its capacity of taking into account the phenomena which have an impact on wall heat flux around blades. - The second axis deals with the development of a numerical tool for coupling and transferring information between a reactive LES code, used in combustion chambers, and a non-reactive RANS solver, employed by industrial actors for modeling the turbine stage. This tool is validated on a number of test cases which show the potential of this methodology for multi-component predictions
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Parpillon, Karine. "Simulation numérique thermique d'un four verrier couplant les modèles de bain de verre et de chambre de combustion." Poitiers, 1999. http://www.theses.fr/1999POIT2350.
Full textAbstract:
Cette these est consacree a la simulation numerique de fours de fibre de verre de renforcement fonctionnant a l'air et au gaz naturel. Les aspects thermiques sont privilegies et associes a ceux decrivant la chambre de combustion. Une etude des phenomenes physiques permet de decomposer le four en 5 zones principales : bain de verre, zone des bouillonneurs, tapis de composition, mousse et chambre de combustion. L'approche numerique proposee repose sur cette decomposition et couple 4 programmes simulant chacun des domaines, la zone des bouillonneurs etant prise en compte dans le bain de verre. Un modele simulant la chambre de combustion est developpe a partir de celui concernant le bain de verre. Cette extension porte principalement sur la prise en compte des phenomenes de rayonnement dans les gaz et de combustion turbulente en milieu gazeux dans le cas de flammes non premelangees. La methode des ordonnees discretes est choisie pour resoudre l'equation du transfert radiatif. L'etude des phenomenes d'emission et d'absorption dans les gaz conduit a la modelisation des spectres a l'aide d'une methode de somme ponderee de gaz gris. Le bain de verre est quant a lui represente par l'approche de rosseland. Les flux de diffusion turbulente apparaissant dans les equations de transport etablies pour les grandeurs moyennees sont modelises selon l'hypothese de boussinesq. Un modele k- est implante. La modelisation de la combustion turbulente est assuree par une methode de pdf presumee, les hypotheses de chimie rapide et a une equation etant retenues. La simulation d'une chambre de combustion instrumentee est realisee et permet de situer les resultats obtenus avec des mesures des valeurs moyennes de vitesse, temperature, concentrations d'especes. Un programme prenant en compte l'absorption d'energie du tapis de composition est egalement realise. Le couplage de celui-ci avec les trois codes de bain de verre, de chambre de combustion et de mousse permet enfin la simulation d'un four industriel complet pour laquelle nous presentons les premiers resultats globaux.
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Amara, Salah. "Elaboration et validation d'un modèle de transferts thermiques instationnaires gaz-paroi dans la chambre de combustion d'un moteur." Ecully, Ecole centrale de Lyon, 1994. http://bibli.ec-lyon.fr/exl-doc/TH_T1547_samara.pdf.
Full textAbstract:
Les variations rapides de pression et de température influent considérablement sur les échanges thermiques instantanés entre le gaz et les parois de la chambre de combustion. Une étude expérimentale de la densité surfacique du flux de chaleur échangé en deux points de la paroi de la culasse a permis en effet de mettre en évidence l'accumulation d'énergie dans la couche limite thermique qui se manifeste par un déphasage temporel entre le flux et l'écart de température global gaz-paroi. En régime laminaire instationnaire, une simulation de ces échanges fait bien apparaître des extrema locaux de température dans la couche limite thermique. Une interprétation du mécanisme de formation et de déplacement de ces extrema est donnée. Les échanges thermiques en régime turbulent sont décrits à l'aide du modèle monodimensionnel de yang et martin ou l'effet de la turbulence est pris en compte par le biais de la conductivité thermique turbulente. Ce modèle a été modifie pour limiter l'augmentation de la conductivité thermique turbulente avec la distance à la paroi. Le paramètre de limitation est lié à la valeur locale de la viscosité turbulente. Le modèle ainsi obtenu permet une meilleure détermination de l'épaisseur de la couche limite thermique et s'adapte de lui-même à toute situation intermédiaire entre le régime laminaire et les régimes fortement turbulents, la densité du flux de chaleur étant modulée en conséquence. L'implantation de ce modèle dans le code de simulation kiva2 a montré que la prise en compte des instationnarités de température et de pression constitue une amélioration par rapport aux lois de paroi logarithmiques mais se révèle insuffisante. Une superposition du modèle monodimensionnel et d'une loi de paroi logarithmique rendant compte de l'effet de la vitesse tangentielle donne des résultats se rapprochant au mieux des évolutions expérimentales et ceci pour différentes vitesses de rotation. Une étude paramétrique comparative est ensuite réalisée pour montrer l'impact du choix d'un modèle de calcul du flux de chaleur pariétal sur la détermination des champs de vitesse, de température, d'énergie cinétique turbulente et de son taux de dissipation à la fin de la course de compression.
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Gabano, Jean-Denis. "Etude dans une chambre fermée du régime de combustion vibratoire s'apparentant au cliquetis des moteurs alternatifs à allumage commandé." Grenoble 2 : ANRT, 1988. http://catalogue.bnf.fr/ark:/12148/cb376137305.
Full text
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Koupper, Charlie. "Unsteady multi-component simulations dedicated to the impact of the combustion chamber on the turbine of aeronautical gas turbines." Phd thesis, Toulouse, INPT, 2015. http://oatao.univ-toulouse.fr/14187/1/koupper_partie_1_sur_2.pdf.
Full textAbstract:
De nos jours, seules les turbines à gaz sont à même de propulser les larges aéronefs (avions ou hélicoptères). Depuis les premiers prototypes construits dans les années 40, l’efficacité et la puissance de ces moteurs n’ont cessé de s’améliorer. Chaque composant atteint de tels niveaux de performance que seules une rupture technologique ou un investissement conséquent peuvent permettre de repousser les limites d’efficacité d’une turbine à gaz. Une solution alternative peut être trouvée en constatant qu’un moteur est un système intégré complexe dans lequel tous les composants interagissent entre eux, affectant les performances de chaque module en comparaison de leur fonctionnement isolé. Avec la compacité croissante des turbines à gaz, ces interactions entre modules du moteur sont clairement renforcées et leur étude constitue une potentielle source de gain en termes de performance globale du moteur. Dans ce contexte, l’interface du moteur la plus critique est aujourd’hui la connexion entre la chambre de combustion et la turbine, qui présente les niveaux de pression, température et contraintes les plus élevés du moteur. L’objectif de cette thèse est d’améliorer la caractérisation actuelle de l’interface chambre- turbine afin de juger les méthodes de développement de cette interface et de concourir à l’amélioration des performances de la turbine et sa durée de vie. Pour ainsi faire, un nouveau simulateur de chambre non réactif, représentatif des architectures de chambres pauvres récentes, est développé dans le contexte du projet européen FACTOR (FP7). L’écoulement dans le module est analysé d’une part via le recours massif aux Simulations aux Grandes Echelles (LES), et d’autre part par une caractérisation expérimentale sur une version trisecteur du module, installée à l’Université de Florence (Italie). En tirant profit des complémentarités entre approche numérique et expérimentale, une base de données exhaustive est construite pour qualifier les simulations avancées et caractériser les quantités physiques à l’interface entre la chambre et la turbine. Des diagnostics avancés et des procédures de validation s’appuyant sur les riches données temporelles sont proposés dans l’objectif d’améliorer les processus de design de l’interface chambre-turbine. Par exemple, il est montré qu’il est parfois possible et nécessaire d’aller au-delà d’une simple analyse des moyennes et variances pour qualifier les prédictions à cette interface. Pour approfondir l’étude de l’interaction chambre-turbine, des simulations LES comprenant à la fois le simulateur de chambre et une paire de stators de la turbine haute pression sont réalisées. Ces prédictions purement numériques mettent en évidence l’effet potentiel induit par la présence des stators ainsi que l’influence du calage angulaire par rapport aux injecteurs. Ce dernier ensemble de simulations souligne la difficulté de proprement appréhender l’interface chambre-turbine, mais confirme qu’il peut être simulé par une approche LES à l’avenir.
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Merlin, Cindy. "Simulation numérique de la combustion turbulente : Méthode de frontières immergées pour les écoulements compressibles, application à la combustion en aval d'une cavité." Phd thesis, INSA de Rouen, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00782978.
Full textAbstract:
Une méthode de frontières immergées est développée pour la simulation d'écoulements compressibles et validée au travers de cas-tests spécifiques (réflexion d'ondes acoustiques et quantification de la conservation de la masse dans des canaux inclinés). La simulation aux grandes échelles (LES) d'une cavité transsonique est ensuite présentée. Le bouclage aéro-acoustique, très sensible aux conditions aux limites, est reproduit avec précision par la LES dans le cas où les parois sont immergées dans un maillage structurée. La comparaison des stratégies de modélisation de sous-maille pour cet écoulement transsonique et l'adaptation des filtres en présence de frontières immergées sont également discutées. Le rôle, souvent sous-estimé, du schéma de viscosité artificiel, est quantifié.Dans la dernière partie du manuscrit, des études sont réalisées pour aider au dimensionnement d'un nouveau concept de chambre de combustion où la flamme est stabilisée par la recirculation de gaz brûlés dans une cavité (chambre TVC pour Trapped Vortex Combustor). La modélisation de la combustion turbulente est basée sur une chimie tabulée, couplée à une fonction densité de probabilité présumée (PCM-FPI). L'étude de la dynamique de la flamme est réalisée pour diverses conditions de fonctionnement (débit de l'écoulement principal et présence ou non d'un swirl). Les spécificités de mise en œuvre de la simulation d'un écoulement de ce type sont discutées et un soin particulier est apporté au traitement de la condition de sortie, qui constitue un point sensible de la chaîne de modélisation. Les phénomènes d'instabilités et de retour de la flamme sont mis en évidence ainsi que les modifications à apporter au dispositif afin de minimiser ces effets. L'existence d'un cycle limite acoustique est souligné et une formule permettant d'anticiper le niveau des fluctuations de pression est proposée et validée. Une correction au modèle PCM-FPI est présentée afin de préserver la vitesse de flamme et d'assurer une reproduction plus précise de la dynamique de flamme.
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Larouche, Andre. "Couplage de la methode des plans imaginaires en trois dimensions et du logiciel phoenics pour la modelisation de la chambre de combustion de fours industriels." Thèse, Chicoutimi : Université du Québec à Chicoutimi, 1988. http://theses.uqac.ca.
Full textAbstract:
Memoire (M.Sc.A.) --Universite du Quebec a Chicoutimi, 1988.En tete du titre : Memoire presente a l'Universite du Quebec a Chicoutimi comme exigence partielle de la maitrise en ressources et systemes. CaQCU Document électronique également accessible en format PDF. CaQCU
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Hervo, Loïc. "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." Thesis, Toulouse, ISAE, 2017. http://www.theses.fr/2017ESAE0043/document.
Full textAbstract:
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'influençantThe goal of this thesis is to contribute to the development and validation of numerical tools for the Large Eddy Simulation (LES) of the ignition of a turbulent multiphase flow in a combustion chamber. An energy deposition method that models the energy supplied by the spark plug to the flow was implemented in the CEDRE code. This method was validated on a simulation of the ignition of a purely gaseous laminar propane-air flow. Then, a LES of the non-reacting gas flow in the monosector combustor MERCATO was performed with the Navier-Stokes solver CHARME of the CEDRE code. The comparison between simulations and experiments demonstrates that the main flow field features are well reproduced. In order to simulate the non-reacting dispersed two-phase flow of the same configuration, a simplified injection method called FIMUR was implemented in the Lagrangian solver SPARTE of the CEDRE code. In this method, droplets are injected directly at the tip of the injector with velocities deduced from experimental correlations while the size distribution is directly obtained from experimental data. The comparison of the mean droplet velocity and diameter fields in the vicinity of the injector between simulations and experiments appears satisfactory. Finally, LES's of the ignition of the MERCATO were performed using the non-reacting two-phase flow simulations and the aformentioned energy deposition method. Depending on the instant of energy deposition, the simulations lead to successful or failed ignitions. The flame propagation in a successful ignition was analysed in order to attempt to determine the physical phenomena at play and to better understand them
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Le, guen Simon. "Étude expérimentale et modélisation phénoménologique des transferts thermiques aux parois des chambres de combustion des moteurs à allumage commandé." Thesis, Ecole centrale de Nantes, 2020. http://www.theses.fr/2020ECDN0012.
Full textAbstract:
Du fait du durcissement des normes en matière d’émissions polluantes et de gaz à effet de serre, les constructeurs automobiles développent des groupes motopropulseurs toujours plus sophistiqués et mettent au point des stratégies de contrôle moteur avancées. Dans ce contexte, les outils de simulation interviennent à toutes les étapes du processus de développement d’un moteur. Il est donc nécessaire de posséder des modèles à la fois fiables et simples d’utilisation. Les transferts thermiques entre les gaz et les parois de la chambre de combustion influencent des postes clés tels que la consommation et les émissions polluantes. Néanmoins ceux-ci sont difficiles à modéliser du fait de la complexité associée à leur caractérisation expérimentale. Au cours du travail de thèse, une instrumentation spécifique permettant de mesurer directement le flux de chaleur aux parois des chambres de combustion des moteurs à piston a été développée. Les mesures spécifiques réalisées dans différentes conditions de fonctionnement sont combinées à des mesures standards afin de d’étudier les phénomènes gouvernant le transfert de chaleur. Ces résultats sont utilisés pour comparer les principaux modèles zéro-dimensionnels provenant de la littérature et les différentes méthodes de calibration disponibles. Leur précision ainsi que leur prédictivité sont évaluées et des modifications sont proposéesDue to more and more severe regulations regarding pollutant and greenhouse gas emissions, advanced powertrain and engine management systems are developed by car manufacturers. In this context, simulation tools are taking an ever-growing importance and are involved in every stage of the development process of engines. Therefore, there is a need for practical and reliable models. Heat transfer between the working gas and the walls of the combustion chamber affect key aspects such as fuel consumption and pollutant emissions. However, heat transfer modeling is difficult because of the complexity associated with its experimental characterization. During this thesis, a specific probe capable of directly measuring heat fluxes to the combustion chamber walls of reciprocating engines has been developed. Specific measurements performed in various working conditions are combined with standard measurements in order to study the phenomena governing the heat transfer process. These results provide relevant information to compare the most common models in the literature and the different calibration methods available. Models accuracy and predictivity are assessed and modifications are proposed
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De, Benedictis Massimiliano. "Instabilités couplées à haute fréquence dans les moteurs - fusées à ergols liquides : étude du couplage chambre de combustion - système d'alimentation." Phd thesis, Université de Poitiers, 2007. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00283229.
Full textAbstract:
En 2002 le moteur Aestus de l'étage supérieur d'Ariane 5 du vol 142 a présenté des instabilités de combustion à hautes fréquence, qui ont été soupçonnées être des instabilités couplées entre le dôme d'alimentation en fuel MMH (mono-méthyl-hydrazine) et la chambre de combustion pendant la phase de démarrage. Cette étude porte donc sur la compréhension des mécanismes de couplage qui guident les instabilités hybrides et le développement théorique et numérique de ces mécanismes. Le premier aspect abordé concerne l'étude des temps caractéristiques des processus qui prennent place dans une chambre de combustion de moteur fusée à ergols liquides, dés que ces derniers sont injectés : l'atomisation primaire, l'atomisation secondaire, le mélange, le chauffage et la vaporisation des gouttes, et les réactions chimiques. Les résultats de cette analyse montrent les processus qui se couplent avec l'onde acoustique des instabilités hybrides. Ensuite une modélisation des deux systèmes principaux a été effectuée : le système d'alimentation contenant des ergols liquides ou gazeux dans une géométrie complexe, est modélisé par la méthode à paramètres discrets basée sur un schéma électrique ; le système chambre de combustion, présentant nombreux phénomènes dans une géométrie simple, presque cylindrique, a été modélisée par un approche globale, basée sur l'introduction des termes sources dans les équation de Navier Stokes. Une procédure de couplage a été développée entre les deux systèmes au travers d'une fonction admittance de l'injection. Le modèle a été validé sur une configuration simple et appliqué sur un cas réel, celui de l'Aestus.
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Godel, Guillaume. "Modélisation de sous-maille de la combustion turbulente : développement d'outils pour la prédiction de la pollution dans une chambre aéronautique." Phd thesis, INSA de Rouen, 2010. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00557904.
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Cette thèse est consacrée à l'amélioration des capacités de prédiction des émissions polluantes (CO, NOx . . . ) des foyers de combustion de turboréacteurs. L'étude, exclusivement numérique, repose sur des simulations aux grandes échelles (ou LES pour Large-Eddy Simulation) basées sur des méthodes de tabulation de la chimie détaillée. L'approche PCM-FPI (pour Presumed Conditional Moments - Flame Prolongation of ILDM) a été étendue à la chimie des oxydes d'azote via la modification de la variable d'avancement. Différentes validations sur des configurations laminaires simples puis des flammes de laboratoire (Cabra, Sandia) sont présentées. Les résultats en terme de structure de flamme et de champs d'espèces chimiques sont confrontés aux mesures expérimentales. Le rôle du formaldéhyde comme marqueur de la zone réactionnelle est illustré à l'aide de calculs de flammes laminaires puis confirmé par un calcul 3D LES. Une analyse des spécificités de l'implantation de ce type de modèle sur des machines à architecture massivement parallèle est ensuite menée. Diverses modifications de la structure de la table et des méthodes d'interpolation sont réalisées, servant de base à une étude de sensibilité de maillage appliquée à la flamme Sandia D. Les difficultés relatives à la prédiction du NO dans les flammes turbulentes sont exposées : divers modèles de sous-maille sont alors employés et comparés.
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Pinto, Teixeira de Lemos Luis Eugénio. "Contribution à l'étude de la combustion, en chambre sphérique, des mélanges hétérogènes particules solides-gaz : cas des mélanges amidon-air." Poitiers, 1989. http://www.theses.fr/1989POIT2316.
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Rakotoniaina, Jean Elysée. "Etude de la célérité fondamentale de flamme laminaire de mélanges préalables par la méthode de la chambre de combustion sphérique." Poitiers, 1998. http://www.theses.fr/1998POIT2355.
Full textAbstract:
Ce travail consiste a la mise au point d'une methode experimentale pour caracteriser des melanges prealables d'air et de combustibles, gazeux et liquides, par la celerite fondamentale de propagation de flamme laminaire s#u. La technique de la chambre de combustion spherique a volume constant a permis d'obtenir su a des pressions et temperatures proches de celles rencontrees dans les moteurs a allumage commande. Apres une etude de validation faite avec du propane, de l'octane et de l'hydrogene, des donnees pour un melange stoechiometrique toluene-air sont proposees. Differentes techniques de depouillement ont ete explorees. Elles ont prouve que le modele : s#u = s#u#o(t/t#o)(p/p#o), etait le plus approprie (s#u#o : la vitesse fondamentale aux conditions de reference ; : le coefficient de sensibilite de s#u a la temperature ; : le coefficient de sensibilite de s#u a la pression). Un logiciel de depouillement semi-automatique a ete mis au point. Nous avons confirme le changement de la sensibilite de s#u a la pression en fonction de la vitesse fondamentale de reference s#u#o. En effet, lorsque s#u#o est superieur a 1 m/s, est positif, alors que lorsqu'il est inferieur a 0,4 m/s, est negatif. L'influence des structures cellulaires du front de flamme sur les valeurs de s#u determinees a ete mise en evidence. Deux nouvelles methodes pour ameliorer la precision sont proposees.
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Dung, Duong Viet. "Contribution à l'étude d'un jet de gpl dans la chambre de combustion d'un moteur à allumage commandé, pour différentes stratégies d'injection." Ecully, Ecole centrale de Lyon, 2002. http://www.theses.fr/2002ECDL0024.
Full textAbstract:
Il paraît séduisant d'envisager l'association de la combustion moins polluante du GPL aux performances énergétiques du moteur à allumage commandé à injection directe. Dans ce cadre l'étude de l'injection directe, sous haute pression, du GPL liquide dans la chambre de combustion d'un moteur a été entreprise sous deux aspects : Des études expérimentales par cinématographie rapide et par la méthode des phases Doppler ont été réalisées dans un moteur monocylindre "transparent" pour différentes conditions d'injection et sans combustion. Elles délivrent respectivement des lois empiriques de développement du jet et des informations sur l'évolution de la taille et de la vitesse des gouttelettes de GPL. Une modélisation du jet a alors pu être entreprise sur la base d'un jet turbulent et dévié dont les paramètres ont pu être ajustés à partir de l'étude expérimentale précédenteIt appears tempting to combine the less polluting combustion of LPG with the energy performances of a direct injection spark-ignition engine. To this aim the study of high pressure injection of a liquid GPL jet, directly inside the combustion chamber of an engine was performed in two ways: Experimental studies : one with fast cinematography and another with the method of Doppler phases in an one-cylinder " transparent " engine for various conditions of injection and without combustion. They respectively deliver empirical laws for the jet development and some informations about size and speed of the droplets of LPG. A modeling of the jet could then be made on the basis of a turbulent and deviated jet the parameters of which could be adjusted using results of the preceding experimental study
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Zussy, Timothée. "Calculs d’écoulements tridimensionnels au sein de la boucle d’air moteur, dans la culasse et la chambre de combustion des moteurs thermiques." Thesis, Bourgogne Franche-Comté, 2018. http://www.theses.fr/2018UBFCA002.
Full textAbstract:
Les problèmes de pollution liés au secteur automobile sont connus depuis les années 1940. Les Etats-Unis ont été les premiers impactés à cause du "boom" automobile de l'entre-deux guerres, et ont mis en place les premières lois anti-pollution en 1960. Faisant suite à ces directives et aux deux chocs pétroliers, différents engagements de limitations d’émission pris au niveau planétaire sont nés depuis une vingtaine d’années. Le Protocole de Kyoto et les directives de l'Union Européenne (norme Euro 6c actuellement en vigueur) en sont les principales illustrations récentes. Cette thèse s’inscrit dans la continuité des travaux entrepris il y a presque cinquante ans, afin de poursuivre les efforts en matière de réduction de consommation et de pollution des véhicules automobiles. Elle propose ainsi une méthode de visualisation rapide avec les moyens informatiques actuels, du comportement aéraulique interne dans la culasse et la chambre de combustion des moteurs thermiques. L’objectif est de pouvoir prévoir ces variations de manière fiable et rapide à l’aide d’outils de simulation numérique, afin de limiter la fabrication, la quantité et le coût des prototypes à testerPollution problems related to the automotive sector have been known since the 1940s. The United States was the first to be impacted by the automotive "boom" of the inter-war period, and introduced the first anti-pollution laws in 1960. Following these directives and the two oil shocks, various commitments for global emission limitations have been born for some 20 years. The Kyoto Protocol and the European Union directives (Euro 6c currently in force) are the main recent illustrations. This thesis is in line with the work undertaken almost fifty years ago in order to continue efforts to reduce consumption and pollution of motor vehicles. It thus proposes a method of rapid visualization with the present computer means, of the internal aeraulic behaviour in the cylinder head and the combustion chamber of the spark-ignition engines. The goal is to be able to predict these variations reliably and quickly using numerical simulation tools, in order to limit the manufacture, quantity and cost of the prototypes to be tested
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Duval, Benoît. "Optimisation de maillages non structurés dans des géométries déformables." Rouen, 1996. http://www.theses.fr/1996ROUES022.
Full textAbstract:
L'objet de cette thèse est l'amélioration de la qualité de maillages de géométries dont les frontières sont mobiles au cours du temps. Nous avons traité différents aspects aussi bien globaux que locaux du maillage. L'optimisation est réalisée en utilisant des critères géométriques intervenant sur la forme des éléments. Une étude sur un cas bidimensionnel montre l'intérêt d'utiliser des techniques locales comme le retournement d'arêtes. Cependant cette amélioration topologique du maillage ne suffit pas à traiter les cas de grandes déformations comme l'écrasement d'éléments entre deux frontières. Un algorithme a donc été élaboré afin de former des zones de triangles que l'on remaille de façon optimale. L'amélioration de maillages tridimensionnels a d'abord été étudiée par l'intermédiaire d'un remaillage global. Un découpage du domaine en grandes zones de déformation nous a ensuite permis de localiser les interventions sur les tétraèdres. Une dernière technique a été mise en œuvre afin d'améliorer directement les éléments les plus déformés en créant des coquilles par voisinage d'éléments et en remaillant ces sous-domaines. Partant du principe que la peau d'un maillage tridimensionnel est primordiale pour l'amélioration du maillage volumique, nous avons construit un algorithme permettant d'améliorer la forme des triangles tout en conservant la courbure discrète de la discrétisation. Les principales applications de cette thèse ont été réalisées sur des géométries de chambre de combustion de moteur automobile. Mais d'autres exemples aussi divers qu'un Falcon ou une vertèbre humaine nous ont permis de valider nos algorithmes et de montrer toute l'étendue de leur champ d'applications.
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Guignard, Olivier. "Vers une modélisation combinée des échanges thermiques conductifs, convectifs et radiatifs dans des chambres de combustion aéronautiques." Ecully, Ecole centrale de Lyon, 2005. http://bibli.ec-lyon.fr/exl-doc/oguignard.pdf.
Full textAbstract:
Le niveau de température atteint dans les turboréacteurs modernes menace la tenue mécanique des parois de confinement. Des prélèvements d'air sont nécessaires, qui pénalisent le rendement aérothermique global. Pour les optimiser, les concepteurs utilisent des descriptions numériques de plus en plus élaborées. Pour reproduire l'interaction entre les différents modes de transfert de chaleur significatifs, les codes de simulation associés doivent échanger leurs résultats. Mais les approches de type "couplage" demeurent très onéreuses sur le plan informatique. Des techniques de "chaînage" pourraient permettre d'approcher à coût réduit les propriétés thermiques de l'écoulement. Une méthodologie de détermination du coefficient d'échange convectif des films de refroidissement est ici examinée. L'étude théorique et une application pratique permettent de mettre en évidence l'erreur conceptuelle dont souffre cette méthodologie. Une proposition de substitution permet de corriger cette erreurThe temperature levels reached in modern jet engines threaten the mechanical hold-up of confining walls. Air bleeding is necessary, which deteriorates the global aerothermal efficiency. In order to optimize it, designers use more and more elaborate numerical descriptions. In order to reproduce interactions between the various significant heat transfer modes, the corresponding simulation codes must exchange their outputs. However "coupling" type approaches remain very expensive from a computing point of view. "Chaining" type techniques could allow to approach the termal properties of the flow at a reduce cost. A methodology for the determination of the convection coefficient for cooling films is examined. Theoretical study and a practical application allow to underscore the conceptual error this methodology is suffering from. An alternative methodology is proposed to correct this error
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Capdeville, Daniel. "Modélisation d'écoulements à l'intérieur de chambres de combustion par assemblage de réacteurs chimiques élémentaires : approche numérique." Toulouse, ENSAE, 1993. http://www.theses.fr/1993ESAE0015.
Full textAbstract:
L’écoulement turbulent à l'intérieur d'une chambre de combustion est modélisé par un assemblage de réacteurs chimiques élémentaires. À cette modélisation il peut être associé un programme de cinétique chimique permettant d'obtenir les performances globales (rendement, plages de stabilité) de la chambre étudiée. Ce dernier point n'est pas traité ici. Dans la première partie, les grandeurs moyennes de l'écoulement sont issues de la résolution des équations de Navier-Stokes moyennées. L’utilisation d'un traceur numérique et le développement de nouvelles techniques d'identification permettent une modélisation de l'écoulement par un assemblage de réacteurs élémentaires. Cette approche a été validée sur trois géométries différentes : 2D plane, 2D axisymétrique, et 3D. Dans la deuxième partie, l'écoulement est calculé en effectuant une simulation de type L. E. S. La géométrie étudiée est une marche descendante. La modélisation obtenue est comparée avec celle issue d'un calcul stationnaire (première partie).
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Burguburu, Joseph. "Etude expérimentale de la stabilité d'une flamme dans une chambre de combustion aéronautique par recirculation de gaz brûlés et par ajout d'hydrogène." Phd thesis, INSA de Rouen, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00771860.
Full textAbstract:
Les réglementations sur les NOx émis par les avions sont sévères. Les techniques les réduisant ont des inconvénients. Pour les supprimer, deux pistes sont explorées. La première modifie l'architecture des chambres de combustion et les stabilise par une cavité. La seconde dope le kérosène au ralenti.Peu d'information est disponible sur les mécanismes de stabilisation et sur la structure de flamme des Trapped Vortex Combustor. Pour y remédier, un TVC est construit. L'étude de l'écoulement à froid ainsi que l'étude temporellement résolue de la flamme, mettent en avant les éléments stabilisateurs et déstabilisateurs. L'impact de la structure de flamme sur les émissions est évalué.La seconde partie porte sur l'effet de l'ajout d'hydrogène et de gaz de reformeur dans une chambre conventionnelle. Malgré une légère augmentation des émissions de NOx, l'ajout de composés hydrogénés réduit fortement les émissions de CO, augmente la stabilité et réduit la limite d'extinction pauvre.
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Floch, Alain. "Etude de la turbulence instationnaire dans une chambre de combustion à volume constant. Interaction avec la propagation d'une flamme allumée par étincelle." Rouen, 1990. http://www.theses.fr/1990ROUES025.
Full textAbstract:
Ce mémoire concerne l'étude de l'interaction de la turbulence avec la propagation d'une flamme dans une cavité fermée. La turbulence initiale a été générée grâce à un système de piston-blocs perforés. Des mesures de vitesse par vélocimétrie Doppler laser en un point, puis en deux points, ont été réalisées pour la détermination de l'énergie et des échelles temporelles et spatiales de la turbulence. L'étude a d'abord été menée en l'absence de combustion, puis en présence de la propagation d'une flamme de propane-air. Il est montré que les phénomènes étudiés sont similaires à ceux rencontrés dans les moteurs; la réalisation des mesures étant cependant facilitée par de larges accès optiques. La génération d'une turbulence d'intensité et d'échelles variables a permis l'obtention d'un large éventail de caractéristiques de flammes lentes et rapides, qui ont été étudiées statistiquement. La présence des fluctuations cycliques de vitesse dans l'écoulement a donné lieu à une étude de l'influence des moyennes statistiques d'ensemble et de cycle résolu sur l'énergie et les échelles de la turbulence. Les mesures conditionnelles de vitesse dans les gaz frais ont permis d'accéder à la vitesse de combustion turbulente
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Burguburu, Joseph. "Etude expérimentale de la stabilité d’une flamme dans une chambre de combustion aéronautique par recirculation de gaz brûlés et par ajout d’hydrogène." Thesis, Rouen, INSA, 2012. http://www.theses.fr/2012ISAM0010/document.
Full textAbstract:
Les réglementations sur les NOx émis par les avions sont sévères. Les techniques les réduisant ont des inconvénients. Pour les supprimer, deux pistes sont explorées. La première modifie l'architecture des chambres de combustion et les stabilise par une cavité. La seconde dope le kérosène au ralenti.Peu d'information est disponible sur les mécanismes de stabilisation et sur la structure de flamme des Trapped Vortex Combustor. Pour y remédier, un TVC est construit. L'étude de l'écoulement à froid ainsi que l'étude temporellement résolue de la flamme, mettent en avant les éléments stabilisateurs et déstabilisateurs. L'impact de la structure de flamme sur les émissions est évalué.La seconde partie porte sur l'effet de l'ajout d'hydrogène et de gaz de reformeur dans une chambre conventionnelle. Malgré une légère augmentation des émissions de NOx, l'ajout de composés hydrogénés réduit fortement les émissions de CO, augmente la stabilité et réduit la limite d'extinction pauvreEnvironmental standards on aircraff NOx emissions are strict. Technics for reducing them have drawbacks. Two options are explored in this study to supress them. The first one is to fundamentally change the current combustion chamber architecture, to stabilize them by a cavity, the second, to dope fuel at idle.Little information on the mechanisms of stabilization and on the flame structure on Trapped Vortex Combustor is available. To remedy this, a TVC is built. The stabilizing ans destabilizing parameters are pointed out by the cold flow investigation and the temporally resolved study of the combustion. The impact of the flame structure on pollutant emissions is also considered.The second part of this stud, deals with the addition of pure hydrogen an of reformer gas in a conventional combustuion chamber. Despite a slight increase in NOx emissions, the addition of hydrogenated compounds reduces drastically CO emissions, increases the flame stability and reduces the LBO limit
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Trad, Houcem. "Développement de la technique de spectroscopie d'absorption UV, pour l'étude de l'émission de NO dans la chambre de combustion d'un moteur à allumage commandé." Orléans, 2004. http://www.theses.fr/2004ORLE2055.
Full textAbstract:
Ce travail est consacré au développement de la technique de spectroscopie d’absorption UV, utilisant une lampe à large bande, en vue de son application pour des mesures quantitatives des concentrations du monoxyde d’azote (NO) dans la chambre de combustion d’un moteur à allumage commandé. Elle permet de déduire la concentration de l’espèce absorbant la lumière et/ou la température du mélange, à partir des spectres d’absorption acquis. Une étude théorique et bibliographique montre les difficultés liées à l’application de cette technique pour des mesures sur les moteurs à combustion interne. Par ailleurs, la quantification des mesures nécessite un étalonnage du niveau d’absorption. Cela a été réalisé via un modèle de simulation développé pour cette application. La validation expérimentale de ces calculs a permis de se rendre compte de certaines limites du modèle, en particulier lorsque le milieu environnant la molécule étudiée est à très hautes pressions (jusqu’à 30 bars) ou très hautes températures (jusqu’à 1700 K). L’application moteur met en évidence les limites de cette technique optique pour la détection de NO. Elles sont liées au faible niveau d’émission de NO par la combustion (à cause des accès optiques du moteur), à l’absorption en large bande par d’autres molécules (due aux températures très élevées dans la chambre de combustion) et à l’effet strioscopique (provoqué par les inhomogénéités du mélange dans le cylindre). Des solutions ont alors été proposées et expérimentées. Pour parvenir à quantifier les informations contenues dans les spectres acquis, une nouvelle méthode est proposée. Elle repose sur l’exploitation des deux bandes d’absorption g(0,0) et g(1,0) de NO. Cette procédure nous a permis de remonter à des valeurs locales de la concentration de NO et de la température du mélange pendant la phase de compression et le début de la phase de combustion.
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Merlin, Cindy. "Simulation numérique de la combustion turbulente : Méthode de frontières immergées pour les écoulements compressibles, application à la combustion en aval d’une cavité." Thesis, Rouen, INSA, 2011. http://www.theses.fr/2011ISAM0020/document.
Full textAbstract:
Une méthode de frontières immergées est développée pour la simulation d’écoulements compressibles et validée au travers de cas-tests spécifiques (réflexion d’ondes acoustiques et quantification de la conservation de la masse dans des canaux inclinés). La simulation aux grandes échelles (LES) d’une cavité transsonique est ensuite présentée. Le bouclage aéro-acoustique, très sensible aux conditions aux limites, est reproduit avec précision par la LES dans le cas où les parois sont immergées dans un maillage structurée. La comparaison des stratégies de modélisation de sous-maille pour cet écoulement transsonique et l’adaptation des filtres en présence de frontières immergées sont également discutées. Le rôle, souvent sous-estimé, du schéma de viscosité artificiel, est quantifié.Dans la dernière partie du manuscrit, des études sont réalisées pour aider au dimensionnement d’un nouveau concept de chambre de combustion où la flamme est stabilisée par la recirculation de gaz brûlés dans une cavité (chambre TVC pour Trapped Vortex Combustor). La modélisation de la combustion turbulente est basée sur une chimie tabulée, couplée à une fonction densité de probabilité présumée (PCM-FPI). L’étude de la dynamique de la flamme est réalisée pour diverses conditions de fonctionnement (débit de l’écoulement principal et présence ou non d’un swirl). Les spécificités de mise en œuvre de la simulation d’un écoulement de ce type sont discutées et un soin particulier est apporté au traitement de la condition de sortie, qui constitue un point sensible de la chaîne de modélisation. Les phénomènes d’instabilités et de retour de la flamme sont mis en évidence ainsi que les modifications à apporter au dispositif afin de minimiser ces effets. L’existence d’un cycle limite acoustique est souligné et une formule permettant d’anticiper le niveau des fluctuations de pression est proposée et validée. Une correction au modèle PCM-FPI est présentée afin de préserver la vitesse de flamme et d’assurer une reproduction plus précise de la dynamique de flammeAn immersed boundary method has been developed for the simulation of compressible flow and validated with reference test cases (pressure wave reflection and quantification of mass conservation for various inclined channels). Large Eddy Simulation (LES) of a transonic cavity is then presented. The aeroacoustic feedback loop, which is highly sensitive to the boundary conditions, was accurately reproduced where the walls are immersed inside a structured grid. The comparison between the modeling approaches for this transonic flow and the correction of the filtering operation near immersed boundaries are also discussed. The often underestimated role of the numerical artificial dissipation is also quantified.In the last part of this manuscript, many studies are realized to help in the design of a new combustion chamber for Trapped Vortex Combustor (TVC). The turbulent combustion model is based on tabulated chemistry and a presumed probability density function (PCM-FPI) method.The flame dynamics is studied for various operating conditions (flowrate of the main flow and presence of swirl motion). Details concerning the realization of such a flow are discussed and special care is taken for the treatment of the most sensitive outlet boundary condition. The phenomena of combustion instabilities and of flame backflow are highlighted along with the modifications to be made for the device to minimize these effects. The existence of a acoustic limit cycle is emphasized and a formula is proposed and validated to anticipate the level of pressure fluctuations. Finally a correction to the PCM-FPI model is suggested to preserve the flame front speed and to ensure a more accurate description of the flame dynamics