Дисертації з теми "Modèle de combustion"
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Esnault, Olivier. "Sur un modèle de combustion en milieu désordonné." Phd thesis, Poitiers, 2007. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00258217.
Анотація:
La propagation d'une flamme dans un milieu réactif désordonné met en jeu des disparités d'échelles de longueur si importantes que l'étude en est inaccessible sans un effort important de modélisation. Cette thèse s'appuie sur le fait qu'un tel cadre est propice à l'emploi du concept de percolation, par le biais duquel on modélise les amas que forment les régions inflammables du milieu. On se restreint à la combustion d'un réactif solide, et à une forme de désordre telle que le milieu présente des chemins (ou canaux) privilégiés pour la propagation d'une flamme. Des modèles théoriques pour l'étude d'une flamme initiée au sein d'un canal unique sont d'abord considérés. Ils mettent à jour une extinction lorsque le canal est trop étroit et fournissent des relations entre célérité de flamme et largeur du canal. Leurs conclusions sont validées par similations numériques directes. Ces résultats sont alors utilisés pour établir et exploiter un modèle dérivé de la percolation de lien, étudié d'un point de vue dynamique pour caractériser la propagation à grande échelle d'une flamme dans le milieu. Diverses lois d'échelle sont ainsi mises en évidence.
2
Ben, Taib Ahmed. "Etude mathématique et numérique d'un modèle de combustion turbulente." Lyon 1, 1993. http://www.theses.fr/1993LYO10245.
Анотація:
Le but de cette these est l'etude mathematique et numerique d'un modele de combustion turbulente. Elle comprend une partie introductive des modeles de turbulence et de combustion turbulente. Dans le deuxieme chapitre, on presente l'etude mathematique du modele mil. Un theoreme d'existence et d'unicite y est expose. Le troisieme chapitre fait le point sur l'etat de l'art en matiere des methodes de volumes finis. Un algorithme, en volumes finis non structures pour la resolution du systeme des equations de navier-stokes couple aux modeles k-epsilon et mil, est decrit au quatrieme chapitre. Les resultats des experiences numeriques obtenus avec cet algorithme sont presentes au dernier chapitre
3
Hillion, Mathieu. "Contrôle de combustion en transitoires des moteurs à combustion interne." Phd thesis, École Nationale Supérieure des Mines de Paris, 2009. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00005749.
Анотація:
Cette thèse traite le problème du contrôle de combustion des moteurs automobiles à combustion interne. On propose une méthode complétant les stratégies de contrôle existantes reposant sur des cartographies calibrées en régime stabilisé. Pendant les transitoires, cette méthode de contrôle utilise des variations de la variable rapide (moment d'allumage ou d'injection) pour compenser les déviations des conditions initiales des variables thermodynamiques dans les cylindres (variables lentes) par rapport à leurs valeurs optimales. Les corrections sont calculées grâce à une analyse de sensibilité d'un modèle de combustion. La stratégie de contrôle en résultant est utilisable en temps réel et, de manière intéressante, ne requiert ni capteur additionnel, ni phase de calibration supplémentaire. Plusieurs cas d'´etudes sont exposés: un moteur essence, un moteur Diesel dilué dans un cadre d'injection monopulse puis multipulse. Des simulations ainsi que des résultats experimentaux obtenus sur banc moteurs et véhicules mettent en valeur l'interêt de la méthode proposée.
4
Loubeau, Vincent. "Sur un modèle de combustion solide-solide à énergie d'activation finie." Bordeaux 1, 1992. http://www.theses.fr/1992BOR10596.
Анотація:
Si les modèles de combustion en phase gazeuse ont fait l'objet de nombreuses études, la combustion solide-solide reste largement un domaine nouveau, surtout dans le cas des énergies d'activation finies. On considère ici un système parabolique-hyperbolique avec un terme de réaction correspondant à une cinétique d'Arrhenius. On montre l'existence d'une solution onde stationnaire, et la convergence vers un modèle asymptotique. La question de la stabilité est formulée mathématiquement et conduit à un problème d'évolution abstrait formel. Les valeurs propres de l'opérateur linéarise sont étudiées numériquement
5
Martinot, Stéphane. "Développement d'un modèle de suies pour la modélisation multidimentionnelle des polluants dans les moteurs diesel." INSA de Rouen, 2002. http://www.theses.fr/2002ISAM0009.
Анотація:
Les constructeurs automobiles doivent faire face à des normes anti-pollution de plus en plus sévères et dans des délais de plus en plus courts. Les particules émises par les moteurs Diesel font partie des polluants réglementés. Le recours à des outils d'aide à la conception de moteurs devient de plus en plus fréquent et nécessaire. Ce travail s'inscrit dans ce cadre et consiste en un développement d'un modèle de formation et d'oxydation des suies Diesel qui sera intégré dans un code de calcul 3D moteur. La difficulté de la modélisation de la combustion dans de tels codes provient du fait que la structure de la zone réactionnelle est sous-résolue par le maillage. Habituellement, des hypothèses de type flammelettes ou, à l'opposé, de type réacteur homogène sont faites sur la structure de sous-maille. La nouveauté apportée au cours de ce travail est qu'une réponse couplée flammelettes / réacteur homogène est apportée pour décrire la structure de la zone réactionnelle. Le passage d'un modèle à l'autre se fait naturellement via une comparaison entre un temps caractéristique chimique et un temps caractéristique de la turbulence. Ce nouveau modèle est validé dans des configurations simplifiées mais représentatives des conditions thermodynamiques rencontrées dans un moteur Diesel. La structure du nuage de suie calculée par le nouveau modèle reproduit de façon satisfaisante ce qui est observé expérimentalement. Cependant, le manque de données quantitatives ne permet pas de valider complètement le modèle. Ce dernier est également utilisé pour une étude paramétrique sur un moteur Diesel de série. Les tendances sur les émissions de suies mesurées sont bien reproduites par le modèle.
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Millet, Jean-Baptiste. "Modélisation réduite de la combustion homogène Diesel : développement d'un modèle zéro-dimensionnel de combustion HCCI avec cinétique chimique réduite." Paris 6, 2006. http://www.theses.fr/2006PA066500.
Анотація:
La modélisation sur une plage de paramètres initiaux la plus exhaustive de la combustion HCCI à l’aide de modèles offrant des temps de calculs réduits est nécessaire afin de limiter le nombre d’essais expérimentaux coûteux en temps et très onéreux. L’objectif de cette étude est de fournir un modèle physiquement simple de la combustion HCCI dans l’optique de l’optimisation et du contrôle moteur. Ce travail propose un modèle basé sur les observations physiques de la combustion et affranchi de mécanisme chimique. Le modèle proposé reproduit l’évolution de la fraction massique de carburant consommée et de la température. Il est piloté par un taux de réaction global Ω(T) qui décrit la consommation du carburant et l’évolution du dégagement d’énergie. La fonction Ω(T) se décompose en deux fonctions décrivant respectivement la dynamique plus lente caractéristique de la flamme froide et celle plus rapide de l’inflammation principale, ainsi que la transition entre ces deux phases. Ces fonctions ont été calibrées à l’aide du mécanisme de cinétique chimique réduit développé précédemment. Une relation pour le délai d’inflammation en fonction des conditions initiales du point de fonctionnement a été proposée. De même, des relations entre le taux de dégagement d’énergie de la flamme froide et de l’inflammation principale ont été établies, prenant en compte le phasing entre ces deux phases d’oxydation. Les résultats montrent que ce type de modèle peut décrire précisément les délais d’inflammation liés à la combustion HCCI (flamme froide et combustion principale), ainsi que les taux de dégagement d’énergie des deux phases, avec des temps de calcul très réduit. Le modèle proposé a été comparé à un modèle comprenant un mécanisme de cinétique chimique réduit et des essais expérimentaux provenant d’un moteur Renault. Dans les deux cas, les comparaisons ont montré que les résultats donnés par le modèle étaient tout à fait pertinents.
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Rehayem, Elias. "Modélisation des turbomachines : Dérivation d’un modèle phénoménologique de combustion pour la simulation de transitoires sur hélicoptères." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2017. http://www.theses.fr/2017SACLC056/document.
Анотація:
Ce travail propose l’investigation d’une approche physique 0D/1D modélisant les brûleurs de turbines à gaz, prenant en compte l’évaporation du carburant, la turbulence, la combustion, et permet la représentation de zones de dilution et l’implémentation de modèles de chimie des polluants. Il s’agit de sous-modèles répartis dans des composants assemblables dans un environnement numérique multi-domaines basé sur le formalisme de Bond Graph. Ceci permet, par exemple, l’assemblage de plusieurs volumes ouverts en un tube à flamme, l’ajout d’un compresseur et d’une turbine, ou bien aussi d’intégrer des chaînes de commande afin de représenter un hélicoptère complet. L’originalité de cette thèse réside dans l’application d’un paradigme de combustion 0D, issu d’une approche 3D élaborée chez IFP Energies nouvelles et appliquée avec succès aux moteurs alternatifs ainsi qu’à des turbines à gaz. Le sous-modèle intègre le formalisme de flamme cohérente qui distingue une zone de gaz frais d’une zone de gaz brûlés. Les deux zones sont séparées par une flamme turbulente. Le sous-modèle de tube à flamme décrit la flamme grâce à une synthèse issue de résultats de calculs CFD 3D validés par des expériences. En effet, des résultats de calculs LES d’un brûleur expérimental monophasique ont étés analysés pour caractériser la combustion turbulente prémélangée dans un brûleur à tourbilloneur. Enfin, un secteur de brûleur réel de turbomoteur a été étudié à l’aide de simulations CFD afin d’évaluer la pertinence du modèle de tube à flamme 0D/1D et de guider la modélisation permettant de compléter la nouvelle approche de simulation système des turbines à gazThis work investigates a unique 0D/1D physical approach for gas turbine combustor modelling. It accounts for fuel evaporation, turbulence, combustion, and allows to represent dilution stages. Detailed pollutants formation models can also be added. The chosen formalism, based on the Bond Graph theory approach, allows to describe systems organised in a series of submodel components such as a series of open volumes forming a flame tube, or a combustor coupled to a compressor and turbine but they can also be combined with control and regulation devices in order to represent a complete rotorcraft. The essence of the PhD strategy is the application of a 0D combustion paradigm, obtained at IFP Energies nouvelles by formal reduction of 3D approaches for gas turbines. More in details, a new combustion model was developed integrating the Coherent Flame Model (CFM) formalism which allows to distinguish between fresh gases and burned gases separating them with a turbulent flame. The flame tube submodel features a physical description of the flame thanks to thorough understanding given by 3D CFD simulation results validated against experimental measurements. More specifically, LES results corresponding to a single phase test rig were analysed in order to characterise premixed turbulent combustion in a swirl burner. Finally, a real turboshaft combustor sector case was studied by means of CFD simulations to investigate the relevance of the 0D/1D flame tube model and to determine modelling strategies for the completion of the new gas turbine system simulation approach
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Rego, Rui. "Sur un modèle non linéaire d'interaction entre flamme et acoustique." Poitiers, 2006. http://www.theses.fr/2006POIT2304.
Анотація:
Les flammes prémélangées peuvent être représentées comme des interfaces minces et actives, un point de vue qu'on adopte ici. Alors qu'existent des approches asymptotiques, fournissant des Equations d'Evolution (EE) du 1er-order-en temps qui soient précises, elles cessent d'être applicables lorsque les accélérations sont non négligeables. Pourtant, on peut bâtir quelques EE, capables de prendre en compte les effets les à l'accélération : celles-ci liés à découlent d'arguments de symétrie, de la phénoménologie disponible et leur consistance avec des cas-limite connus. De telles EE peuvent prendre en compte des effets d'accélération, externes ou induites, et de la non-linéarité d'Huygens, pourvu que la invariance Galiléen fût vérifie. Ce modèle couple la dynamique de la forme de flamme (méthode Fourier pseudo-spectrale) et l'acoustique externe, elle-même linéaire en moyenne. Tous les tests portant sur la réponse de notre modèle de flamme à une accélération imposée ont étés validés, même en régime non-linéaire. Ce système-modèle, global et non-linéaire, est résolu numériquement dans le cas de flammes se propageant le long d'un tube, par exemple. Des extensions sont aussi envisagéesPremixed flames may be considered as thin active interfaces, a point of view that we adopt here. Whereas accurate asymptotic expansions methods exist to obtain first-order-in-time Evolution Equations, whenever flow-field accelerations intervene those methods fail to provide an unambiguous answer. Still, suitable designed Evolution Equations that are able to handle with flow accelerations are tailored, based on phenomenological grounds, symmetry arguments, and consistency with known limiting cases. Those describe flame dynamics by a second-order-in-time Evolution Equation, with a geometrical non-linearity stemming from normal (Huygens) propagation, the density change, the overall geometry, and the inertia-induced gravitational forcing, provided that Galilean invariance is fulfilled. This flame EE model is numerically coupled with its self-induced acceleration field, where linear acoustics is shown to prevail on transverse average. The flame-shape evolution is handled via a Fourier pseudo-spectral method, which is checked against flame responses to prescribed accelerations successfully, even in the nonlinear regime. This nonlinear, global, system model is solved for flames in tubes as an example. Follow-on studies are also envisaged
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Stefanin, Volpiani Pedro. "Modèle de plissement dynamique pour la simulation aux grandes échelles de la combustion turbulente prémelangée." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2017. http://www.theses.fr/2017SACLC005/document.
Анотація:
Avec l’accroissement considérable de la puissance de calcul, les simulations aux grandes échelles (SGE) sont maintenant utilisées de façon routinière dans de nombreuses applications d’ingénierie. Les modèles de combustion usuels utilisés dans les SGE sont le plus souvent basés sur une hypothèse d’équilibre entre le mouvement des structures turbulentes et le plissement de la surface de la flamme. Ils s’écrivent alors sous forme d’expressions algébriques fonctions de grandeurs connues aux échelles résolues ainsi que de paramètres dont l’ajustement est à la charge de l’utilisateur selon la configuration étudiée et les conditions opératoires. Le modèle dynamique récemment développé ajuste automatiquement au cours du calcul les paramètres de modélisation qui peuvent alors dépendre du temps et de l’espace. Cette thèse présente une étude détaillée d’un modèle dynamique pour la simulation aux grandes échelles de la combustion turbulente prémélangée. L’objectif est de caractériser, explorer les avantages et les inconvénients, appliquer et valider le modèle dynamique dans plusieurs configurationsLarge eddy simulation (LES) is currently applied in a wide range of engineering applications. Classical LES combustion models are based on algebraic expressions and assume equilibrium between turbulence and flame wrinkling which is generally not verified in many circumstances as the flame is laminar at early stages and progressively wrinkled by turbulent motions. In practice, this conceptual drawback has a strong consequence: every computation needs its own set of constants, i.e. any small change in the operating conditions or in the geometry requires an adjustment of model parameters. The dynamic model recently developed adjust automatically the flame wrinkling factor from the knowledge of resolved scales. Widely used to describe the unresolved turbulent transport, the dynamic approach remains underexplored in combustion despite its interesting potential. This thesis presents a detailed study of a dynamic wrinkling factor model for large eddy simulation of turbulent premixed combustion. The goal of this thesis is to characterize, unveil pros and cons, apply and validate the dynamic modeling in different flow configurations
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Pang, Hyo Sun. "Etude de l'application du modèle Cora au cas d'un brûleur industriel à contre rotation." Rouen, 1991. http://www.theses.fr/1991ROUES026.
Анотація:
Un modèle de combustion turbulente intermittente, applicable au cas d'une chimie non infiniment rapide et à une flamme de diffusion a été mise au point par le CORIA (Complexe De Recherche Interprofessionnel en Aérothermochimie en 1986). Le modèle a été modifié pour tenir compte des vitesses tangentielles de l'écoulement d'air et d'entrées radiales de gaz. Il a été applique au cas d'un brûleur à contre rotation couramment utilisé dans l'industrie. Les résultats d'un calcul avec combustion montrent que ce code semble être relativement bien adapté pour la prédiction de dispositifs industriels
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Quilichini, Virginie. "Etude de la structure des flammes laminaires partiellement prémélangées dans une chaudière domestique modèle." Châtenay-Malabry, Ecole centrale de Paris, 2000. http://www.theses.fr/2000ECAP0858.
Анотація:
Le présent travail étudie et analyse la structure des flammes de méthane-air laminaires partiellement prémélangées. L'intérêt de ces flammes réside dans le fait qu'elles sont caractéristiques de la combustion dans les chaudières domestiques. L'enjeu de la connaissance de la combustion dans de telles applications industrielles repose sur la maîtrise des émissions de polluants tels que les oxydes d'azotes qui découlent de leurs utilisations. L'analyse de ces flammes est basée sur l'étude numérique des phénomènes de combustionqui couplent la complexité des réactions chimiques à l'écoulement laminaire des gaz en interaction. Cette étude numérique est effectuée à partir du code de calcul industriel ESTET dans lequel nous avons implanté un modèle de combustion laminaire en chimie complexe. L'implantation de ce modèle a nécessité la mise en place de la cinétique chimique et de transport complexes, CHEMKIN et TRANSPORT respectivement, ainsi que par l'utilisation de mécanismes cinétiques contenant les espèces nécessaires à la combustion de méthane dans l'air en tenant compte des espèces azotées. Le code ainsi modifié a tout d'abord été utilisé dans une configuration de flamme prémélangée plate afin de valider les modifications introduites par comparaisons avec les résultats monodimensionnels du code PREMIX. Des tests de raffinements de maillage ont ensuite été réalisés sur une configuration bidimensionnelle de flamme totalement prémélangée afin de discuter de la taille minimale acceptable de maillage élémentaire à utiliser pour les calculs de flammes. Sur la base de ces validations numériques, quatre types de flammes de méthane-air laminaires partiellement prémélangées du projet européen TOPDEC on été calculées par le code ESTET. L'arrivée de l'air et du combustible se fait sur deux entrées, primaire et secondaire, dinstinctes rendant les flammes totalement ou partiellement prémélangées avec une richesse d'entrée faible ou élevée suivant les cas tout en gardant constante la richesse globale (0. 71). Trois flammes sont de type Bunsen, la dernière possède un insert placé dans le bec brûleur donnant lieu à une flamme de type flamme en V. Les résultats ont été comparés aux mesures expérimentales obtenues par différents partenaires du projet TOPDEC. Ces comparaisons ont montré la capacité prédictive et l'intérêt de l'outil numérique développé pour la chimie complexe. Nous avons, entre autres, pu prédire raisonnablement l'émission de l'oxyde d'azote dans le brûleur.
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Larass, Nikos. "Caractérisation expérimentale des champs thermiques et dynamiques de la combustion dans une chaudière domestique modèle." Rouen, 2000. http://www.theses.fr/2000ROUES004.
Анотація:
Le but de cette étude expérimentale est la caractérisation détaillée de la combustion dans une chaudière modèle fonctionnant au gaz naturel. La température a été déterminée par thermocouples à fil fin, compensés numériquement pour les pertes par rayonnement et l'inertie du fil fin. Les thermocouples ont été protégés contre l'écoulement réactif à l'aide d'un revêtement d'oxydes inertes. Les mesures de vitesse ont été réalisées par la technique de vélocimétrie par images de particules. La précision de cette technique a été améliorée grâce a un post-traitement tenant compte des zones sans particules présentes dans un écoulement laminaire. Les champs thermiques et dynamiques obtenus ont permis de caractériser et de comparer différentes structures de flammes. Plusieurs flammes ont été étudiées : des flammes bidimensionnelles de type Bunsen partiellement et totalement prémélangées ainsi qu'une flamme en V. L'influence de la composition du prémélange et des conditions thermiques et dynamiques initiales a été mise en évidence. De plus, une analyse des fluctuations présentes dans l'écoulement a été réalisée. Enfin, l'effet de thermophorèse a été estimé pour différentes conditions et son influence sur les mesures de vitesse a été quantifiée.
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Boudier, Pascal. "Modélisation des phases d'initiation et de propagation d'une flamme turbulente prémélangée par le modèle de flamme cohérente : application au cas du moteur à allumage commandé." Châtenay-Malabry, Ecole centrale de Paris, 1992. http://www.theses.fr/1992ECAP0248.
Анотація:
La combustion d'un moteur à allumage commandé comporte une phase d'initiation suivie d'une phase de propagation de la flamme vers les parois. Le modèle de flamme cohérente a été utilise pour la phase de propagation; il est base sur les concepts de flammelette; des validations du modèle sont proposées dans deux foyers stationnaires, un élargissement brusque et une flamme stabilisée par des gaz chauds. Un modèle d'allumage est développé spécifiquement pour représenter le dépôt d'énergie par la bougie; il compare le taux de production de surface de flamme par étirement géométrique au taux de production par étirement turbulent. Les modèles d'initiation et de flamme cohérente sont couplés et permettent de calculer fidèlement la sensibilité de la combustion moteur à des variations de richesse, de taux de remplissage ou d'avance à l'allumage.
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Bellemare, Laurent. "Un modèle multiphasique de prédiction du comportement d'un feu de végétation." Aix-Marseille 1, 2000. http://www.theses.fr/2000AIX11008.
Анотація:
Ce travail porte sur la modelisation numerique des flammes de diffusion turbulentes instationnaires, caracteristiques des feux de vegetation. Le but est de mieux comprendre les differents mecanismes responsables de la propagation. Le modele bidimensionnel multiphasique propose tient compte des principaux phenomenes qui regissent l'eclosion et la propagation du feu. Il contient des sous modeles de turbulence (rng ) et de combustion turbulente (modele eddy dissipation concept). La methode des ordonnees discretes, etendue aux milieux multiphasiques est utilisee pour le rayonnement. Le gaz considere est non transparent, et ses proprietes tiennent compte de la formation des suies. Le sous modele de degradation thermique comprends la deshydratation, la pyrolyse et la combustion des residus charbonneux du combustible heterogene. Nous avons mis en uvre une methode numerique de type volumes finis qui utilise un algorithme direct derive de la methode des projections de chorin. Nous pouvons ainsi predire le developpement du feu de la phase d'initiation a la phase de propagation quasi-stationnaire, et la comparaison avec des resultats experimentaux est encourageante. Le modele developpe est ensuite applique a la description du comportement d'un feu se propageant a travers une vegetation comportant des discontinuites horizontales dans la distribution du combustible (coupures anti-feu), et une etude parametrique est menee de maniere a determiner les parametres sensibles du modele. On observe finalement le role determinant joue par le rayonnement dans l'evaluation de l'efficacite d'une coupure pour des conditions de pente et de vent variees.
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Emery, Pascal. "Modélisation simplifiée des moteurs essence à injection directe par réduction des modèles physiques multidimensionnels." Paris 6, 2002. http://www.theses.fr/2002PA066122.
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Melen, Stéphane. "Modélisation et étude numérique de la combustion supersonique turbulente non-prémélangée, approche probabiliste." Rouen, 1995. http://www.theses.fr/1995ROUE5044.
Анотація:
Après avoir présenté le problème physique, la première partie décrit les équations et les modèles utilisés pour simuler un écoulement réactif, turbulent et supersonique. La description de la turbulence fait appel à un modèle k- incluant les effets de compressibilité et les effets dus au dégagement de la chaleur. La modélisation des effets de chimie non-infiniment rapide dans un écoulement turbulent est assurée par une approche fonction densité de probabilité. Le modèle PEUL-diffusion a été retenu et introduit dans le code de calcul. Ce modèle fournit une forme présumée de la PDF des variables thermochimiques. Dans la deuxième partie de ce travail sont présentées les méthodes numériques utilisées pour la partie Navier-Stokes et pour le modèle PEUL. Pour résoudre la partie eulérienne, un schéma explicite/implicite inconditionnellement stable TVD a été choisi. Dans la dernière partie, deux simulations de flamme jet d'hydrogène dans l'air sont comparées avec des résultats expérimentaux
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Maistret, Eric. "Représentation et simulation de la combustion turbulente par le modèle de flamme cohérente : application aux foyers aéronautiques." Châtenay-Malabry, Ecole centrale de Paris, 1991. http://www.theses.fr/1991ECAP0199.
Анотація:
Ce travail porte sur la représentation et la simulation numérique de la combustion turbulente par le modèle de flamme cohérente, et son application aux foyers aéronautiques. Apres avoir présenté les bases de l'aérothermochimie et les équations de la combustion turbulente, nous montrons que les diagrammes de combustion turbulente prémélangée indiquent que, dans les foyers aéronautiques, la combustion appartient probablement au régime de flammelettes. Le modèle de flamme cohérente est un modèle de flammelettes particulier, constitue d'un modèle global et d'un modèle local. Le niveau global comprend principalement une équation de transport pour la surface de flamme, qui représente les mécanismes physiques responsables de la convection, de l'accumulation, de la destruction des éléments de flamme. Le niveau local fournit les propriétés chimiques de cette surface, par l'étude des flammelettes laminaires étirées. Un certain nombre de développements du modèle sont décrits: équations pour les fluctuations de surface de flamme, prise en compte d'une richesse inhomogène, modèles mixtes prémélange-diffusion, calcul du monoxyde de carbone. L'accord avec les observations expérimentales dans des configurations simples est bon. La possibilité d'appliquer le modèle à des configurations industrielles tridimensionnelles complexes (chambre principale et foyer de rechauffe) et aux phénomènes instationnaires (allumage) est démontrée. Nous présenterons ensuite la méthode numérique utilisée pour résoudre le système d'équations, et étudions son influence, ainsi que celle du maillage, sur la solution obtenue. Enfin, une étude expérimentale de flammes stabilisées dans un conduit par deux types d'obstacles (stabilisateur en v et barreau cylindrique) montre l'effet de la richesse et du débit sur la structure de la zone de réaction, visualisée par spectroscopie d'émission de radicaux libres.
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Delamare, Ludovic. "Modélisation numérique de la propagation d'une flamme turbulente en milieu confiné." Rouen, 1992. http://www.theses.fr/1992ROUES057.
Анотація:
Cette thèse a pour but d'étudier les interactions turbulence-combustion, combustion-écoulement moyen, et écoulement moyen-turbulence dans le cas d'une flamme turbulente se propageant dans un volume fermé. Ces études résultent en des formes modélisées pour le taux de réaction chimique moyen et pour les différents flux de diffusion turbulente. Le comportement de ces modèles a été testé sur des cas simples et sur un cas réel de combustion turbulente en milieu confiné. Nous avons montré que la modélisation du taux de réaction moyen devait tenir compte de l'influence du mouvement des flammelettes laminaires. D'autre part, la forte anisotropie de la turbulence, générée par la propagation de la flamme, rend nécessaire la prise en compte de corrections au 2ème ordre dans les modèles de turbulence
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Charmantray, Clothilde. "Transversalisation d'un modèle nodal de comportement thermique d'un diesel à basse température en régime transitoire." Ecully, Ecole centrale de Lyon, 2008. http://bibli.ec-lyon.fr/exl-doc/TH_T2173_ccharmantray.pdf.
Анотація:
Dans un contexte réglementaire toujours plus contraignant en termes de consommation et de pollution, la modélisation du comportement thermique des moteurs Diesel en régime transitoire à basses températures est une priorité pour les constructeurs. Des outils numériques existent mais sont difficilement applicables à différentes configurations de moteur et pour de larges conditions de fonctionnement. A partir d’un modèle thermique nodal existant et de notre propre analyse des résultats d’essais de 4 moteurs Diesel à injection Directe, de 1,5 à 2,2 litres de cylindrée, nous avons identifié trois domaines critiques pour améliorer le modèle. Le premier est la découpe nodale, les deux autres portent sur les sources de chaleur : flux aux parois de la chambre et énergie libérée par frottements. La difficulté consiste à trouver le juste compromis entre le niveau de modélisation, les données disponibles pour alimenter le modèle et la précision attendue. Nous avons d’abord proposé une découpe nodale organique robuste, adaptée aux forts gradients thermiques dans la culasse. Nous avons ensuite déterminé le juste niveau de modélisation pour décrire correctement les frottements même à des températures très basses et proposer une méthodologie pour intégrer ces résultats dans le modèle thermique. Enfin, pour améliorer la description des échanges gaz-parois durant les transitoires et prendre en compte l’influence du contrôle moteur, nous avons choisi, calibré et validé un modèle de combustion multizones, lui-même inclus dans un simulateur de cycle thermodynamique. Ce couplage thermique-combustion permet d’améliorer nettement la réponse du modèle thermique dans des conditions froidesIn the context of drastic reduction of CO2 and pollutant emissions, numerical simulation is the key instrument to evaluate strategies to optimize thermal management of Diesel engines, especially during cold warm-up. Many numerical models exist, but a problem lies in their application to different engine configurations and for large operating conditions. Our work is based on an existing thermal model, and also on our own analysis of test results for 4 DI Diesel engines, of various sizes (from 1. 5 to 2. 2 liters Diesel engines). We identified 3 critical aspects in the modelling. The first is nodal cutting, the two others are relative to the description of the heat sources in the nodal model: heat flux through the combustion chamber walls and energy released by friction. The challenge is then to find the right compromise between the level of modelling, the data available to supply the thermal model (depending on the stage of engine development) and the precision expected. We have therefore proposed an organic nodal cut which correctly describes the local behaviour of the cylinder head. We have identified the good level of modelling to describe correctly friction, especially at very low temperatures and proposed a methodology to integrate these results in the thermal model. Finally, to improve the description of gaswalls exchanges during cold warm-up and take into account the influence of combustion parameters, we have chosen, calibrated and validated multi-zone combustion model, included in a thermodynamic cycle simulator. The coupling between thermal and combustion models can significantly improve the response of thermal model in cold conditions
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Pommier, Pierre-Lin. "Modélisation de l'interaction cinétique chimique - turbulence : application à la combustion homogène diesel." Paris 6, 2008. http://www.theses.fr/2008PA066354.
Анотація:
L’objectif de cette thèse consiste à étudier l’interaction entre la cinétique chimique et la turbulence, pour une application à la combustion Diesel homogène. Les micro-hétérogénéités du mélange air-carburant doivent être prises en compte dans la modélisation car elles jouent un rôle non négligeable sur les émissions polluantes, le délai d’auto-inflammation, la pression maximale atteinte au cours du cycle. … L’étude de l’influence de ces hétérogénéités, représentées par des vecteurs aléatoires correspondant à la masse des espèces chimiques et à la température, a été réalisée par une méthode particulaire. Le modèle 0D utilisé décrit deux phénomènes physiques : la cinétique chimique et le mélange entre les différentes particules. Le temps de micro-mélange est décrit par un modèle de turbulence k-ε. Les comparaisons avec des essais moteur sont très probantes et l’efficacité de la méthode, d’un point de vue temps de calcul, permet d’envisager une future intégration dans un code de calcul 3DThe objective of this thesis is to study the interaction between chemical kinetics and turbulence applied to homogeneous Diesel combustion (HCCI). Heterogeneities air-fuel mixture control the heat release rate and are directly linked to emissions during the engine cycle. The proposed model based on a particular method takes into account the heterogeneities of temperature and species present in the combustion chamber. Heterogeneities are modelled by random vectors (i. E. Particles) of species mass and temperature. The 0D model used describes two physical phenomena: the chemical kinetics and the mixture between the particles. The micro-mixing time is modelled by a k-ε turbulence model. Model against experimental data shows overall satisfactory agreement. However, this approach is very promising and can be linked to 3D approach, where this model can be implemented in each computational cell
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Nicoloso, Julien. "Combustion confinée d'explosif condensé pour l'accélaration de projectile. Application en pyrotechnie spatiale." Phd thesis, ISAE-ENSMA Ecole Nationale Supérieure de Mécanique et d'Aérotechique - Poitiers, 2014. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01060036.
Анотація:
L'opto-pyrotechnie (amorçage de la détonation par système optique) est l'une des innovations les plus prometteuses en termes de fiabilité, de sécurité et de performances pour les futurs lanceurs spatiaux. Le but de la thèse est d'étudier et de modéliser le premier des deux étages d'un Détonateur Opto-Pyrotechnique, constitué d'un explosif confiné dans une chambre de combustion fermée où se déroulent les premières phases d'une Transition Déflagration-Détonation. L'amorçage par laser de l'explosif puis la combustion en chambre isochore sont traités par le code EFAE, lequel est couplé au logiciel LS-DYNA qui simule la déformation et la rupture du disque de fermeture de la chambre, puis la propulsion du projectile résultant vers le second étage. En parallèle, diverses techniques expérimentales (adsorption de gaz, vélocimétrie hétérodyne, microscopie) ont mis en valeur plusieurs procédés physiques, ce qui a permis de tester le couplage entre EFAE et LS-DYNA, puis de déterminer et de hiérarchiser les paramètres affectant les critères industriels.
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Leghouchi, Essaïd. "Application du modèle feu dans l'évaluation du risque des incendies de forêt et mise au point d'une méthode d'étude de la toxicité des retardants." Rouen, 1995. http://www.theses.fr/1995ROUE03NR.
Анотація:
L'incendie est un phénomène complexe, le développement d'un modèle feu permettant à la fois une étude physico-chimique et toxicologique, offre la possibilité d'aborder l'évaluation du risque lié à la décomposition thermique des matériaux, des végétaux et des produits chimiques. Au cours de ce travail, nous avons essayé dans un premier temps d'élargir l'utilisation du modèle feu, qui répond généralement à des conditions rencontrées dans le bâtiment, à l'évaluation de la toxicité des effluents issus de la dégradation thermique des végétaux impliqués dans les incendies de forêt, puis dans un deuxième temps, nous avons élaboré une méthode d'étude de la toxicité, en cas d'incendie, des produits chimiques utilisés comme retardants du feu. Pour évaluer le risque toxique engendré par la décomposition thermique des végétaux et des retardants, deux bioessais ont été utilisés :inhalation des fumées par des souris et inhibition de la croissance de la microalgue Selenastrum capricornutum. En ce qui concerne les végétaux, cette étude a permis de les comparer et de les classer entre eux selon leurs risques toxiques potentiels. Les végétaux secs présentent un risque (incendie et toxique) plus important que les végétaux frais. Les essais effectués sur certains produits chimiques utilisés comme retardants ont montré la fiabilité du modèle feu pour une telle étude. L'ignifugation par ces produits semble avoir un effet plus important sur le risque incendie que sur le risque toxique, même si ce dernier se trouve lui-aussi légèrement diminuéA fire model, allowing to record simultaneously physico-chemical and toxicological data, has been used to evaluate the risk linked to materials and chemical compounds submitted to thermal degradation. During this work, the use of this fire model has been extended to the evaluation of toxicity of vegetal material decomposition gales. In the second step, the toxicity of chemical fire retardants has been studied either atone either alter application to vegetal material in fire situations. To evaluate the toxic hasard occuring during vegetals and fire retardants thermal decomposition, two bioassays have been used mite exposure to gales and growth inhibition of microalga Selenastrum capricornutum. This study allowed us to compare vegetals and to classify them according their potentiel toxic risks. Dry plants fumes were significantly more dangerous than fresh plants ones. The fire retardants tests showed the reliability of the fire model for loch a study. The fireproofing with these products shows clearly a more important effect on fire risk than on toxic risk
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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.
Анотація:
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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Duval, Benoît. "Optimisation de maillages non structurés dans des géométries déformables." Rouen, 1996. http://www.theses.fr/1996ROUES022.
Анотація:
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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Bernigaud, Pierre. "Modélisation de la combustion des matériaux énergétiques nouvelle génération." Electronic Thesis or Diss., Institut polytechnique de Paris, 2023. http://www.theses.fr/2023IPPAE017.
Анотація:
Employés dans les moteurs fusée civiles et militaires, les propergols composites sont caractérisés par une structure hétérogène au niveau microscopique. Ils sont constitués principalement de particules oxydantes insérées au sein d’une matrice de polymère, appelée liant. Le liant maintient l’intégralité structurelle du propergol, et fournit par sa pyrolyse des gaz dont la combustion est responsable de la majorité du dégagement de chaleur dans la flamme. Les produits de combustion des particules oxydantes permettent l’oxydation du fuel généré par la pyrolyse du liant.Le perchlorate d'ammonium (PA) est un oxydant largement utilisé dans les propergols composites, principalement en association avec un liant polymère tel que le polybutadiène hydroxytéléchélique (PBHT). Les propergols nouvelle génération pourraient inclure des nitramines dans leur composition, telles que l'hexogène (RDX), en remplacement partiel du PA pour certaines fins spécifiques. En particulier, la réduction de la quantité de PA contenue dans le propergol permet de limiter la formation d'une traîné visible à l'échappement du moteur, réduisant la signature du véhicule.Dans cette thèse, nous proposons de revisiter les études menées sur la combustion des propergols PA/PBHT classiques, ainsi que de caractériser l'effet de l'inclusion du RDX dans leur composition.A cette fin, une première partie de la thèse est dédiée à la mise en place de modèles de combustion pour les ingrédients considérés: PA, mélange PA/PBHT homogénéisé, et RDX.Un mécanisme de cinétique chimique est mis au point, capable de représenter les processus chimiques caractéristiques de la combustion de l'ensemble de ces matériaux énergétique. Pour chaque ingrédient, un modèle de décomposition en phase condensée est par ailleurs formulé, pour être associé au mécanisme cinétique. Des simulations unidimensionnels sont alors réalisées en approche couplée flamme/solide, afin de valider l’ensemble sur les données expérimentales disponibles.De part leur structure hétérogène, l'étude de la combustion d'un propergol composite nécessite l'utilisation de méthodes numériques multidimensionnelles. Une seconde partie de la thèse est donc dédiée au développement et à la validation d’un code de calcul 2D, permettant la simulation de la combustion d’une particule oxydante entourée d'une couche de liant, en configuration axisymmétrique.Dans une dernière partie, les modèles de combustion mis au point sont utilisés conjointement avec le code de calcul développé afin d’étudier l’effet de l’inclusion du RDX dans un propergol PA/PBHT classique. Pour la première fois, la structure de la flamme produite par un propergol PA/PBHT/RDX est obtenue et caractérisée. Une étude est menée sur l'effet de la pression et de la taille des grains de RDX sur la régression du propergol, mettante en évidence l’existence de différents régimes de combustion. Des recommandations sont faites afin d'optimiser les performances de ce type de compositionUsed in civil and military rocket engines, composite propellants are characterized by a heterogeneous structure at the microscopic level. They consist mainly of oxidizer particles embedded in a polymer matrix known as the binder. The binder maintains the structural integrity of the propellant, and produces via its pyrolysis gases whose combustion is responsible for most of the heat release within the flame. The combustion products of the oxdizer particles oxidize the fuel generated by the binder.Ammonium perchlorate (AP) is a widely used oxidizing agent in composite propellants, mainly in association with a polymer binder such as hydroxytelechelic polybutadiene (HTPB). Next-generation propellants could include nitramines in their composition, such as hexogen (RDX), as a partial replacement for AP for certain specific purposes. In particular, reducing the amount of AP contained in the propellant can limit the formation of a visible trail at the engine exhaust, reducing the vehicle's signature.In this thesis, we propose to revisit the studies carried out on the combustion of conventional AP/HTPB propellants, and to characterize the effect of RDX inclusion in their composition.To this end, the first part of the thesis is dedicated to the development of combustion models for the ingredients under consideration: AP, homogenized AP/HTPB blend, and RDX.A chemical kinetics mechanism is assembled, capable of representing the chemical processes characteristic of the combustion of all these energetic materials. For each ingredient, a condensed-phase decomposition model is also formulated, to be associated with the kinetic mechanism. One-dimensional simulations are then carried out using a coupled flame/solid approach, in order to validate the whole on available experimental data.Due to their heterogeneous structure, the study of composite propellant combustion requires the use of multidimensional numerical methods. A second part of the thesis is therefore dedicated to the development and validation of a 2D calculation code, enabling the simulation of the combustion of an oxidizer particle surrounded by a layer of binder, in an axisymmetric configuration.In a final section, the combustion models and the computational code are used in conjunction to study the effect of RDX inclusion in a conventional AP/HTPB propellant. For the first time, the flame structure produced by such AP/HTPB/RDX propellant is obtained and characterized. The effect of pressure and RDX particle size on propellant regression is investigated, demonstrating the existence of different combustion regimes. Recommendations are made for optimizing the performance of this type of composition
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Gonzalez, Michel. "Contributions à la simulation numérique d'écoulements avec combustion." Rouen, 1986. http://www.theses.fr/1986ROUES011.
Анотація:
On utilise une méthode numérique applicable au calcul des écoulements réactifs, instationnaire, de type volumes finis, implicite à pas fractionnaires, adaptée à des configurations bidimensionnelles variées. On propose un nouveau modèle de combustion de type lagrangien prenant en compte une distribution des temps de la turbulence. Le problème de l'interaction convection rayonnement (des produits de combustion) est abordé sous l'angle des temps caractéristiques associés aux transferts convectif et radiatif. Un modèle (méthode de flux) associé de l'aérothermochimie met en évidence l'importance du transfert radiatif dans les dispositifs industriels de chauffe
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Béard, Philippe. "Modélisation lagrangienne de la dispersion et de l'évaporation de gouttes dans un écoulement turbulent instationnaire." Toulouse, ENSAE, 1994. http://www.theses.fr/1994ESAE0004.
Анотація:
L'objectif de cette thèse est la modélisation des écoulements turbulents diphasiques rencontrés dans les chambres de combustion. Six méthodes de modélisation lagrangienne de la dispersion de particules sont étudiées (approche déterministe instationnaire et cinq modèles stochastiques). Les résultats des simulations ont été comparés entre eux et à des résultats expérimenatux dans trois configurations de base (turbulence de grille, zone de mélange, marche descendante). Les comparaisons montrent l'importance des structures instationnaires, elles conduisent à la sélection d'un modèle stochastique "à une particule" basé sur un critère temporel et sur un critère spatial. Quatre modèles d'évaporation d'une goutte isolée sont décrits ("Frossling", conduction infinie, conduction limitée, conduction effective), puis comparés dans des conditions représentatives des applications de combustion. L'auto-inflammation d'une goutte de carburant est traitée à l'aide de critères basés sur les caractéristiques locales de l'écoulement. Les interactions goutte-paroi et entre gouttes sont étudiées à partir de la bibliographie. Leur importance est mise en évidence dans trois configurations (zone de mélange, marche descendante, jet monodisperse). Les interactions entre la phase dispersée et l'écoulement porteur sont calculées à l'aide de termes sources introduits dans les équations décrivant la phase continue. L'association de tous les modèles considérés conduit à la mise au point d'un programme modulaire de simulation des principaux phénomènes physiques liés à la combustion d'un carburant liquide. Les résultats obtenus grâce à ce logiciel sont présentés pour deux points de fonctionnement d'un module de pré-mélange pauvre (cas test, conditions réelles). Les comparaisons avec les résultats expérimentaux du cas test montrent le bon fonctionnement du programme.
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Park, Jie-Won. "Réduction des oxydes d'azote émis lors de la combustion du gaz naturel, par des composés organiques oxygènes." Paris 6, 2005. http://www.theses.fr/2005PA066103.
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Hoernel, Jean-David. "Etudes théorique et numérique d'un modèle non-stationnaire de catalyseurs à passages cylindriques." Phd thesis, Université de Haute Alsace - Mulhouse, 2002. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00002403.
Анотація:
L'objectif de ce travail est d'étudier un modèle décrivant les évolutions spatiale et temporelle des concentrations de différentes espèces chimiques sous forme gazeuse et de la température dans un canal cylindrique et sur sa paroi extérieure. Il s'agit d'un système couplant des équations aux dérivées partielles paraboliques décrivant l'évolution spatiale des espèces chimiques et de la température dans le cylindre avec une équation aux dérivées partielles et des équations différentielles ordinaires décrivant l'évolution temporelle des mêmes espèces chimiques et de la température sur la paroi. Ce système présente la particularité supplémentaire de coupler les équations sur la paroi entre elles.Nous établissons l'existence et l'unicité de la solution, ainsi que quelques propriétés qualitatives de cette solution, en particulier l'existence de bornes supérieures et inférieures. Nous étudions également le comportement limite de la solution quand le temps tend vers l'infini.
Nous mettons ensuite en oeuvre une méthode numérique permettant d'obtenir des courbes décrivant le comportement de la solution.
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Caudal, Jean. "Simulation numérique du reformage autothermique du méthane." Phd thesis, Ecole Centrale Paris, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00862538.
Анотація:
Le syngas est un mélange gazeux de CO et H2 qui constitue un intermédiaire important dans l'industrie pétrochimique. Plusieurs approches sont utilisées pour le produire. L'oxydation partielle non catalytique (POX) et le reformage à la vapeur (SMR) en font partie. Le reformage auto thermique du méthane (ATR) combine quant à lui ces deux procédés au sein d'un même réacteur. L'amélioration du rendement global du procédé ATR requiert une meilleure caractérisation du comportement des gaz au sein de la chambre. La simulation numérique apparaît comme un outil efficace pour y parvenir. Pour réduire le coût CPU, c'est généralement l'approche RANS (Reynolds Average Numerical Simulation) qui est privilégiée pour la simulation complète de la chambre. Cette approche repose sur l'utilisation de modèles, parmi lesquels le modèle de combustion turbulente, qui a pour objectif de représenter les interactions entre la turbulence et la réaction chimique au sein du mélange. Plusieurs stratégies ont été proposées pour le calculer, qui bénéficient globalement d'une large expérience pour les systèmes classiques mettant en jeu la combustion. Cependant, les flammes observées dans les réacteurs ATR présentent des propriétés assez différentes de ces configurations classiques. La validité des modèles de combustion turbulente classiques doit donc y être vérifiée. L'objectif de cette thèse est de répondre à ce besoin, en testant la validité de différents modèles de combustion turbulente. La première partie du travail a consisté à analyser les propriétés des flammes CH4/O2 enrichies en vapeur d'eau à haute pression, et a notamment permis le développement d'une méthode d'évaluation des temps caractéristiques d'un système chimique. Dans un deuxième temps, une expérience numérique à l'aide d'un code DNS a été réalisée, afin de servir de référence pour tester a priori sur des configurations ATR plusieurs modèles RANS de combustion turbulente couramment utilisés dans le milieu industriel.
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Younes, Rafic. "Elaboration d'un modèle de connaissance du moteur diesel avec turbocompresseur à géométrie variable en vue de l'optimisation de ses émissions." Ecully, Ecole centrale de Lyon, 1993. http://bibli.ec-lyon.fr/exl-doc/TH_T1530_ryounes.PDF.
Анотація:
Les moteurs à combustion interne alternatifs sont soumis aujourd'hui à de très fortes contraintes relatives à la séverisation des normes de pollution et à la diminution de la consommation. Parmi les technologies concurrentes pour y satisfaire en moteur Diesel, le turbocompresseur à géométrie variable (T. G. V. ) représente une solution réaliste au plan de la réalisation technique. Dans ce travail, est étudiée l'incidence de son introduction sur les émissions et la consommation du moteur afin de pouvoir réaliser ultérieurement une commande basée sur un critère combiné de pollution et de consommation. Après avoir inventorié les diverses méthodes de modélisation, on élabore, dans une première étape, un modèle du moteur Diesel suralimenté en régime transitoire. Ce modèle non-lineaire est simple, mais suffisamment précis et rapide en temps de calcul pour permettre l'élaboration de la commande ultérieure, II utilise des sous-modèles soit corrélatifs, soit de connaissance, pour décrire à la fois les évolutions des variables internes telles que la vitesse de rotation du moteur et la pression de suralimentation, et aussi les variables caractérisant la pollution telles que les hydrocarbures imbrûlés et l'opacité des fumées. Des essais ont été réalises sur un moteur Diesel de puissance 250 kW, suralimente par T. G. V. Pour diverses positions des aubages du distributeur. Lis ont permis, d'une part de mettre en évidence l'influence de cette technique de suralimentation sur les divers polluants émis par ce moteur, et d'autre part de comparer les réponses simulées, grâce au modèle proposé, aux mesures faites sur le banc d'essai-moteur. L'erreur relative moyenne reste inférieure a 5%. La seconde étape constitue une introduction pour la commande du moteur Diesel. Cette commande est basée sur la pression de suralimentation comme variable de retour avec comme entrées la position du cran du combustible, le régime moteur et la position de la géométrie variable. Quelques consignes de poursuite ont été déduites a partir de l'experience et finalement un modèle de commande linéarisé de la pression de suralimentation est proposéI. C. Reciprocating engines are strongly restricted by the increasing pollutants rules end fuel consumption. Among others Diesel technologies, the use of variable nozzle turbocharger (V. N. T. ) is a realistie technical way. In this study, the consequences of this component on emissions and consumption are examined in order to realize future control process based on a mixed criteria of these two aspects. After an inventory of differents models, we built, in first step, a model of turbocharged Diesel engine in transient conditions. This model is non linear, simple, but sufficiently precise for the propose of optimal control of engine. It is based on correlative or knowledge sub models describing internal variables such as engine speed, turbocharged pressure and emissions such as unburned hydrocarbons and smoke Index. Experiments developed on a 250 kW Diesel turbocharged engine, with variable nozzle positions in stationnary and transient conditions 1) show the influence of this technology on various pollutants, and 2) are compared with the computed one. In the second step, Diesel engine control is introduced. This control is based on inlet pressure as a feed back variable with rack position, engine speed and nozzle position as input variables. Some references have been deduced from experiments and, finalley, a linearized control model of the inlet pressure is proposed
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Vanhille, Didier. "Formation de CO et de NOx dans un moteur à allumage commandé." Rouen, 1991. http://www.theses.fr/1991ROUE5023.
Анотація:
Ce mémoire porte sur l'élaboration de modèle de prédiction de polluants dans un moteur à allumage commandé, et en particulier sur les émissions de CO et de NOx. Dans cette étude, nous développons deux méthodes de prédictions, basées pour la première sur un modèle de pdf présumé donnant le taux de réaction moyen d'une réaction globale en tenant compte de la turbulence, suivi d'hypothèses d'équilibre chimique dans les gaz brûlés et pour la deuxième sur l'utilisation d'un modèle de combustion turbulente eulérien-lagrangien couplé avec un schéma cinétique réduit pour le méthane. Nous avons fait une analyse des résultats en fonction de la richesse pour les deux modèles et comparé ceux-ci avec des résultats de mesures faites à l'échappement d'un moteur monocylindre
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Obounou, Marcel. "Modélisation de la combustion turbulente non prémélangée avec prise en compte d'une cinétique chimique complexe." Rouen, 1994. http://www.theses.fr/1994ROUE5011.
Анотація:
Après une étude bibliographique des principaux mécanismes cinétiques globaux de la combustion du méthane, une description des modèles de combustion turbulente pour les flammes de diffusion est faite. Une amélioration du modèle lagrangien de combustion turbulente M. I. L. Est proposée à travers un calcul de délais d'ignition. Ce calcul utilise un mécanisme global de six réactions à dix espèces. Une bibliothèque de délais d'ignition est donc établie pour être utilisée dans le code de calcul Cora. Ce code utilise une méthode numérique de type différences-finies. Par ailleurs, un modèle k- standard permet de calculer les évolutions des variables dynamiques. La validation du modèle M. I. L. Avec la prise en compte d'une bibliothèque de délais d'ignition, a été faite sur une expérience de flammes de diffusion turbulente, qui présentent des zones d'extinction partielles et des zones de réallumage. Un bon accord est observé entre les calculs et les mesures des vitesses longitudinales et de l'énergie cinétique de turbulence. Le modèle k- reproduit relativement bien le champ turbulent. Les zones d'extinctions partielles et de réallumages sont retrouvées par les calculs. Tous ces résultats de calculs tendent à montrer que le modèle M. I. L. , doté d'une bibliothèque de délais d'ignition est capable de simuler de manière satisfaisante, le couplage entre la turbulence et la chimie dans les flammes turbulentes non prémélangées
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Takali, Sabri. "Etude d'un électrobrûleur industriel doté d'une torche à arc triphasée pour la valorisation énergétique de combustibles à faible pouvoir calorifique." Thesis, Paris, ENMP, 2015. http://www.theses.fr/2015ENMP0071/document.
Анотація:
Dans le contexte actuel de réchauffement climatique et d'épuisement des ressources énergétiques fossiles conventionnelles, la production d'énergie à partir de combustibles renouvelables (biomasse et déchets) présente un intérêt croissant. Cependant les brûleurs industriels conventionnels sont mal ou pas adaptés pour la valorisation énergétique de combustibles pauvres qui sont pourtant peu couteux et largement disponibles. Les électro-brûleurs, basés sur une assistance à la combustion par plasma thermique, sont alors une solution pour ce type de combustible. Ce travail de thèse a pour objectif le développement d'une torche à plasma triphasée d'une puissance de 100 kW, fonctionnant à l'air et facilement intégrable dans un électro-brûleur industriel. Le premier challenge consiste à rendre possible le fonctionnement à l'air en réduisant autant que possible l'érosion à l'air des électrodes en graphite. Pour cela, des solutions de gainage des électrodes à l'azote ou au méthane, de contrôle aérodynamique de l'écoulement de l'air et d'injection de particules de carbone ont été étudiées. Le deuxième challenge est l'optimisation des transferts de masse et de chaleur, ce qui a été réalisé en améliorant l'écoulement du gaz plasmagène et en choisissant les matériaux adéquats pour l'isolation thermique. Une double approche théorique et expérimentale a été adoptée. Au niveau théorique, un modèle d'écoulement turbulent de plasma a été développé avec une modélisation de l'arc électrique par une source stationnaire de chaleur et de quantité de mouvement. Un modèle de rayonnement à bandes du plasma ainsi qu'un modèle de cinétique chimique ont été intégrés. Les résultats de la simulation montrent le rôle important du rayonnement, la limitation du gainage à l'azote et le potentiel intéressant du gainage au méthane. La simulation a permis aussi de valider le design de la nouvelle torche avant les essais. Au niveau expérimental, une nouvelle conception de torche a été proposée et testée. Les essais réalisés montrent que la protection des électrodes par injection de particules de carbone ne suffit pas pour créer une atmosphère neutre autour des électrodes mais que le contrôle aérodynamique de l'écoulement de l'air permet un meilleur contrôle de l'érosion des électrodes. Des essais préliminaires de combustion assistée par plasma de biomasse solides ont été ensuite réalisés et analysésEnergy production from renewable combustibles like biomass and organic wastes presents an increasing interest with the urgent need to reduce greenhouse gas emissions and the depletion of conventional fossil energy resources. Meanwhile, standard industrial burners are not adequate for the energetic valorization of renewable poor LHV combustibles despite their low price and their abundance in nature. Electro-burners, with plasma assisted combustion technology, are a promising solution for this type of combustible. In this PhD dissertation is detailed the development of a 100 kW plasma torch working in air and embeddable in an industrial electro-burner. It consists firstly, in making possible an operation in oxidizing environment by reducing as much as possible the air erosion of the graphite electrodes. For this purpose, multiple solutions are tested such as sheathing with nitrogen and methane, aerodynamic control of air flow and injection of carbon black particles. The second challenge is the optimization of heat and mass transfers by improving the plasma flow and by choosing the appropriate materials for thermal insulation. Theoretically, a turbulent model of plasma flow is developed with the modeling of the electric arc column as a stationary source of heat and momentum. A multi-band radiation model and a reactional kinetic model are also integrated. The results show the important role of radiation, the limitation of the nitrogen sheathing and the potential of methane injection in reducing electrode erosion. They allowed also validating the design of the plasma torch before the tests. Experimentally, the new torch design is built and tested. It comes out that reducing the electrode erosion by carbon powder injection is not efficient to achieve a neutral environment around the electrodes whereas a control of the nearby air flow appears to be beneficial. Finally, tests of plasma assisted combustion of some biomasses are performed and analyzed
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Emmanuelli, Ariane. "Numerical simulation and modelling of entropy noise in nozzle and turbine stator flows." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2019. http://www.theses.fr/2019SACLC067.
Анотація:
L'étude du bruit de combustion est motivée par l'augmentation de sa contribution relative au bruit émis par les moteurs aéronautiques actuels, ainsi que par son impact sur la conception de chambres de combustion à basse émission de NOx. Le bruit entropique est une source de bruit de combustion indirect générée par l'accélération de perturbations entropiques à travers les tuyères et les étages de turbine à l'aval de la chambre de combustion. Cette étude porte sur la simulation numérique et la modélisation du bruit entropique à travers une tuyère et un stator de turbine. Dans un premier temps, le bruit entropique est simulé dans une tuyère avec un code CAA (Computational AeroAcoustics) afin de valider un modèle 2D existant sous des hypothèses similaires. Les niveaux de bruit entropique et de diffusion acoustique obtenus par les deux méthodes sont en accord. Leur comparaison au bruit estimé par des modèles compacts et 1D montre que les effets bi-dimensionnels sont significatifs. De plus, de la vorticité induite par l'accélération de perturbations entropiques est identifiée, mais celle-ci ne contribue pas significativement au bruit généré. Une géométrie de stator de turbine haute pression est ensuite étudiée en 2D. Le modèle pour les tuyères 2D est étendu à ces configurations, héritant de certaines de ses hypothèses. L'étude de celles-ci montre que l'impact de la vorticité et des variations azimutales des fluctuations acoustiques, négligées par le modèle, est significatif. Ces hypothèses devront être relaxées lors de développements futurs. Les calculs CAA permettent également de caractériser la génération de bruit entropique sous hypothèses simplificatrices avec à la fois des champs porteurs Euler et RANS. Une étude plus approfondie du cas RANS est nécessaire pour sa validation, ainsi que pour mieux comprendre le rôle de la couche limite dans la génération du bruit entropique. Enfin, un canal de stator est étudié par des calculs ZDES (Zonal Detached Eddy Simulation) afin d'examiner les effets 3D et visqueux sur le bruit généré. La tri-dimensionnalité de l'écoulement est mise en évidence et les perturbations sont post-traitées en portant une attention particulière au filtrage des fluctuations hydrodynamiques et aux réflexions en parois. Les résultats obtenus par la CAA et la ZDES sont comparables, ce qui indique que la tri-dimensionnalité et la viscosité de l'écoulement ont un effet limité sur le bruit entropique généré dans un stator de turbineThe investigation of combustion noise is motivated by its growing relative contribution to the noise emitted by modern turbofan engines overall, as well as its effect on low NOx emission combustor design. Entropy noise is a source of indirect combustion noise, which is generated by the acceleration of heterogeneities, in this case entropy, downstream of the combustion chamber. This study consists of the investigation of entropy noise in nozzle and turbine stator flow using both analytical and numerical methods. Nozzle flow is considered first. A Computational AeroAcoustics (CAA) reference case is built for the validation of an existing two-dimensional semi-analytical model developed under similar assumptions. The levels of entropy noise and acoustic scattering estimated using both methods are in good agreement. Two-dimensional effects on entropy noise are highlighted, notably by comparison with compact and 1D models. In addition, vorticity induced by the acceleration of entropy noise is evidenced, but it yields negligible vortex sound. Next, the focus is shifted to a 2D high-pressure turbine stator. The 2D model for nozzle flow is extended to this configuration, inheriting some of its main assumptions. Their investigation, using CAA in particular, sets the path for future developments and allows insight to be gained into the role of both vorticity and azimuthal variation of acoustics, which are neglected by the model. CAA also allows to characterise entropy noise generation in 2D stator flow under simplifying assumptions, using Euler and RANS mean flows. Further investigation is needed to validate the RANS case and to fully understand the effect of boundary layers on entropy noise generation. Finally, entropy noise is simulated using Zonal Detached Eddy Simulation (ZDES) in a stator channel in order to investigate 3D and viscous effects on entropy noise. The three-dimensionality of the flow is highlighted and acoustic signals are carefully post-processed, ensuring hydrodynamic perturbations are correctly filtered and boundary reflections are minimised. The closeness of noise levels obtained using CAA and ZDES suggest three-dimensional and viscous effects have a limited impact on the entropy noise generated in turbine stator flow
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Picard, Mathieu. "Dynamique des gaz et combustion du Rim-Rotor Rotary Ramjet Engine (R4E)." Mémoire, Université de Sherbrooke, 2011. http://savoirs.usherbrooke.ca/handle/11143/1607.
Анотація:
Le Rim-Rotor Rotary Ramjet Engine (R4E) a le potentiel de remplacer les turbines à gaz de 1 MW et moins en offrant : (1) une densité de puissance de 7.6 kW/kg, soit le double des turbines à gaz actuelles, (2) une meilleure fiabilité et un moindre coût par sa pièce mobile unique et (3) une efficacité de plus de 20 %, soit similaire aux turbines à gaz de cette puissance.Le R4E convertit la grande vitesse tangentielle du mélange air-carburant, idéalement 1000 m/s, en une grande pression dans la chambre de combustion. La combustion des réactifs augmente le volume du gaz ce qui force les produits à sortir à une grande vitesse tangentielle. La poussée générée est récupérée en travail mécanique à l'arbre directement ou est convertie en électricité. Ce travail présente la conception de la géométrie des propulseurs à l'aide d'un modèle 1D généralisé basé sur l'analyse préliminaire, ainsi que la validation expérimentale d'un prototype faisant la preuve de concept du R4E à travers 5 étapes principales s'étendant sur 2 versions du prototype : (1) la friction aérodynamique, (2) l'écoulement dans le moteur, (3) l'allumage, (4) la combustion et (5) la démonstration de la puissance nette des ailettes. La friction aérodynamique de la paroi externe du Rim-Rotor dépasse de 35 % les modèles actuels ce qui en fait le mécanisme de perte le plus important.Le débit massique dans le moteur est de 30 % inférieur à la valeur estimée par le modèle 1D pour la géométrie testée. La puissance de trainée des statoréacteurs sans combustion mesurée est en ligne avec la puissance prédite pour un débit massique corrigé expérimentalement. En ce qui concerne la combustion dans le moteur, le champ centrifuge extrême domine le mécanisme de propagation de la flamme. Un modèle simple de flottaison est utilisé pour prédire la longueur du front de flamme, représentant les produits chauds qui ont tendance à"flotter" sur les réactifs froids. Un modèle numérique est élaboré pour valider la propagation de la flamme jusqu'à une accélération centrifuge de 1.1 million de g et montre une bonne corrélation avec le modèle simple. Une efficacité de combustion de 85% est démontrée avec un second prototype pour une accélération centrifuge jusqu'à 284 000 g, soit 25 fois supérieures à la plus grande valeur testée dans la littérature. Une fois la combustion stabilisée, ce prototype a été en mesure de produire une légère poussée, une première pour les moteurs à statoréacteur rotatif.
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Chauvy, Marc. "Simulation de la formation de la Post-oxydation des hydrocarbures imbrûlés pour les moteurs essence." Rouen, 2009. http://www.theses.fr/2009ROUES006.
Анотація:
Dans le contexte des réglementations Euro5, pour la combustion essence, les nouvelles stratégies d’injection et de combustion (p. Ex. : injection directe, dilution par recirculation des gaz brûlés, combustion par auto-inflammation, etc. ) sont étudiées pour réduire : la consommation d’essence, les émissions d’oxydes d’azotes et la quantité de matériaux précieux pour les catalyseurs. Malheureusement, ces stratégies tendent à augmenter les émissions hydrocarbures imbrûlés (HC). Différentes études ont permis de montrer qu’un des facteurs prépondérant pour la formation des HC est l’interaction de la flamme avec la paroi (FWI). Le premier objectif du travail a été de sélectionner des schémas cinétiques pour l’essence (un semi-détaillé et un réduit) capable de représenter l’évolution des HC : Golovichev (121 espèces et 611 réactions) et Hasse (29 espèces et 48 réactions). Pour modéliser la FWI, premièrement, on a utilisé un Modèle de Réacteur Stochastique avec Golovichev utilisant un modèle d’échange avec la paroi qui est basé sur Curl Modifié. L’étude de différentes valeurs de paramètres physiques (pression, température de paroi Tp, richesse et intensité de contact à la paroi) ont permis de comprendre comment l’interaction flamme / paroi et les HC évoluaient durant la combustion. Ainsi, lorsque la combustion se déroule « idéalement », la production de HC est très faible. En revanche, lorsque la combustion est incomplète du aux échanges nombreux avec la paroi, le niveau de HC devient très élevé. Enfin, une variable d’avancement CHC a été définie afin d’obtenir une représentation simple de l’évolution des HC durant la combustion. Dans une seconde partie, deux configurations sont considérées avec Hasse : extinction de flamme (HOQ) sur une paroi et une crevasse,. Le but de cette partie, est d’utiliser une simulation de flamme laminaire (LFS) pour comprendre comment les HC imbrûlés sont produits à proximité de la paroi. Dans la configuration HOQ, le front de flamme se propage jusqu’à la paroi froide où une extinction se produit. Différents aspects du coincement de la flamme comme l’oxydation des HC imbrûlés, le flux de chaleur à la paroi, les distances de coincement aussi bien que les familles de HC sont observés en faisant varier des paramètres comme Tp et . Dans une seconde partie, les crevasses sont utilisées pour étudier l’impact des imperfections des parois dans la chambre de combustion. Des configurations avec différents Tp et épaisseurs (e) sont testés. Lorsque la crevasse n’est pas assez large et que la Tp est froide, la flamme ne peut se propager dans ce dispositif et la quantité de HC est plus petite que dans le cas où la flamme peut se propager (mais le carburant n’est pas oxydé). Si la crevasse est assez large pour que la propagation de la flamme ait lieu, alors une HOQ se déroule à la paroi du fond et les HC avec le carburant s’accumulent dans les coins. Les résultats numériques obtenus dans ce travail démontrent que la LFS permet de reproduire les mécanismes de combustion incomplète qui sont responsables d’une majeure partie de la production de HC dans les moteurs essences. Enfin, une étude de faisabilité de l’intégration d’une tabulation des HC dans le modèle de combustion turbulent ECFM pour des calculs RANS a été réaliséeDue to the Euro5 norms, for gasoline combustion, new strategies of injection and combustion (for instance: direct injection, exhaust gas recirculation, combustion by auto-ignition) are studied to reduce: consumption, nitrogen oxides emissions and precious metals for catalyzer. Unfortunately, these new strategies tend to increase the unburnt hydrocarbon (HC) emission levels. Various studies show that a main mechanism of HC production is the flame / wall interaction (FWI). The first goal of this study consists in selecting two chemicals mechanisms for gasoline (a semi-detailed and a skeletal) to represent HC formation: Golovichev (121 species and 611 reactions) and Hasse (29 species and 48 reactions). To model FWI, first, we use a Stochastic Reactor Model (MRS) with Golovichev using a wall exchange model based on Curl Modified. The study of different physical parameters (pressure, wall temperature Tp, equivalence ratio and intensity of wall contact) allows to understand how flame wall interaction and unburnt HC progress during combustion. Thus when the combustion occurs "ideally", HC production is very low. However, when combustion is incomplete, HC levels becomes very high. Finally, a progress variable CHC is defined to obtain a simple representation of HC evolution during the combustion. In a second part, two configurations are considered with Hasse: head-on quenching (HOQ) on a planar wall and in crevices. The aim of this part is to use laminar flame simulation (LFS) to understand how the unburnt HC are produced near the wall. In the HOQ configuration, the flame front propagates toward the cold wall where quenching occurs. Several aspects of flame wall quenching such as oxidation of unburnt HC, wall heat flux, quench distances as well as HC families are investigated by varying parameters like Tp and . In a second part, crevices are considered to study the impact of wall imperfections in combustion chambers. Configurations with different Tp and thickness (e) are tested. When the crevice is not wide enough and Tp too cold, the flame cannot propagate in the device and the quantity of HC is smaller than in the case where the flame can propagate (but the fuel is not oxidized). If the crevice is wide enough to allow a propagating flame, HOQ occurs at the bottom of the crevice and HC with fuel accumulate in the corners. The computational results obtained in this work demonstrate the ability of LFS to reproduce incomplete combustion mechanisms that are responsible for a major part of HC production in gasoline engines. Finally, a feasibility study of integration of HC tabulation in turbulent combustion model ECFM for RANS simulation has been realized
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Da, silva Rodrigues Sofia. "Riser hydrodynamic study with Group B particles for Chemical Looping Combustion." Thesis, Lyon 1, 2014. http://www.theses.fr/2014LYO10230/document.
Анотація:
La combustion en boucle chimique (CLC) est un procédé du type oxy-combustion où des particules sont utilisées pour fournir de l'oxygène à la combustion. Des études sont nécessaires pour l'extrapolation et l'optimisation du procédé CLC, fonction des propriétés des particules du groupe B et de la technologie CFB. Les études hydrodynamiques ont été faites dans un riser de 18 m de hauteur. Des profils axiaus de pression, ainsi que les profils radiaux de flux et de quantité de mouvement ont été obtenus. Trois types de particules ont été utilisées ayant un diamètre de Sauter entre 250 et 300 μm et une densité entre 2600 et 3300 kg/ m3. Un impact de la sphéricité des particules sur la perte de charge a été révélé. Dans des conditions identiques, les billes de verre génèrent des pertes de charge d'environ 50% inférieures à celles du sable. Dans la zone d'écoulement développée, la présence du régime cœur-anneau a été détectée. Un modèle hydrodynamique 1D du riser qui est à la fois fondé sur des données expérimentales et sur les équations gaz-solide Euler-Euler, a été développé. Une nouvelle corrélation pour la force de traînée moyennée sur la section est proposée. Une nouvelle corrélation des conditions limite dans la partie inférieure du riser a aussi été établie. Le modèle 1D final est en mesure de prédire la perte de charge du riser pour différentes conditions opératoires et en tenant compte des propriétés des particules, comme la densité, la taille et la forme. Une étude sur la pertinence de l'utilisation du logiciel Barracuda CPFD® pour simuler des particules du groupe B en régime de transport a été réalisée. Il a été montré que le code sous-estime la perte de charge pour le sableChemical Looping Combustion (CLC) is an oxy-combustion like process where particles are used to supply oxygen to combustion. Further work is still needed for extrapolation and optimization of the CLC process, concerning properties of Group B particles and CFB technology. Hydrodynamic tests were made on a 18 m tall riser. Axial pressure profiles as well as radial flux profiles and radial momentum quantity profiles were obtained. Three types of Group B particles were used with Sauter mean diameters between 250 and 300 μm and densities between 2600 and 3300 kg/m²s. An important impact of particle sphericity on riser pressure drop has been revealed. At identical conditions, glass beads present about half the pressure drop generated by sand. In the developed region of the riser, the core-annulus regime has been found. A 1D model of the riser, based on experimental results and on the Euler-Euler gas-solid equations, has been developed. Moreover, a new cross section averaged drag force correlation is presented. A new boundary condition on the bottom of the riser has been investigated. The final 1D model is capable of predicted riser pressure drop from the operating conditions and it takes into account particle properties such as density, size and shape. A study on the adequacy of the use of the commercial CFD code Barracuda to simulate risers with Group B particles was made. It was shown that the code under estimates pressure drop along the riser for sand simulations
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Truchot, Benjamin. "Développement et validation d'un modèle eulérien en vue de la simulation des jets de carburants dans les moteurs à combustion interne." Phd thesis, Toulouse, INPT, 2005. http://oatao.univ-toulouse.fr/7465/1/truchot.pdf.
Анотація:
L'objectif de ce travail est de développer un modèle diphasique eulérien permettant de mieux prédire les jets de carburant dans les moteurs à combustion interne, en particulier la zone dense près des injecteurs. En effet, les modèles lagrangiens utilisés traditionnellement ne sont valables que pour des écoulements dispersés à faible fraction volumique de liquide, ce qui est incompatible avec les technologies moteurs actuelles utilisant une injection directe de carburant dans la chambre de combustion. Plusieurs approches eulériennes sont disponibles dans la littérature. Les phénomènes physiques se déroulant près de l'injecteur et les caractéristiques de chacune des approches ont permis de retenir un modèle à deux fluides et deux pressions. La dérivation du modèle a fait apparaître de nombreux termes ouverts : échanges entre phases et correlations turbulentes. Des fermetures ont été proposées pour chacun de ces termes. La fermeture des termes d'échanges utilise l'hypothèse de gouttes sphériques, tandis qu'une approche RANS est adoptée pour la modélisation des phénomènes turbulents. Ce modèle a été implanté dans le code de calcul 3D de l'IFP, IFP-C3D. De nombreux tests numériques et de nombreuses validations analytiques (monophasiques et diphasiques) ont ensuite été réalisés afin de s'assurer de l'implantation correcte des équations et de la prédictivité du modèle et des fermetures adoptées. D'autre part, les modifications du modèle de turbulence dans la phase gazeuse ont nécessité des validations supplémentaires aussi bien dans le gaz (écoulement derrière une marche) que dans le liquide (jet cylindrique) avant une validation du modèle complet sur une couche de mélange diphasique. Enfin, des tests d'injection ont été réalisés dans des conditions similaires à celles des moteurs dans l'objectif de s'assurer de la faisabilité des calculs moteurs à l'aide de l'approche eulérienne développée d'une part, et de la compatibilité du modèle avec le calcul moteur (prise en compte de mouvement de parois : piston, soupapes) d'autre part.
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Pecquery, François. "Développement d'un modèle numérique de prédiction des émissions d'oxydes d'azote pour la simulation aux grandes échelles de chambres de combustion aéronautiques." Phd thesis, INSA de Rouen, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00949132.
Анотація:
Cette thèse est consacrée à l'amélioration des capacités de prédiction des émissions d'oxydes d'azote (NO et NO2) des foyers de combustion aéronautiques. Les travaux, exclusivement numériques, consistent d'abord dans une étude de la cinétique chimique responsable des émissions polluantes. Cetteétude conduit à l'écriture d'un modèle, nommé NOMANI (pour Nitrogen Oxide emission model with one-dimensional MANIfold), basé sur l'approche PCM-FPI (pour Presumed Conditional Moments - Flame Prolongation of ILDM) avec une variable de progrès additionnelle afin calculer l'avancement de la chimie azotée une fois la chimie carbonée à l'équilibre. Différentes validations sur des configurations laminaires simples puis des flammes de laboratoire de Sandia sont présentées. Les résultats en terme de structure de flamme et d'émission de monoxyde d'azote sont confrontés aux mesures expérimentales. Le dernier volet de ces travaux, disponible uniquement dans la version confidentielle du manuscrit, consiste dans le développement d'un modèle de prédiction de polluants associé au modèle TF-LES (pour Thickening Flame for Large Eddy Simulation). Le modèle développé est ensuite appliqué à des calculs d'une chambre de combustion aéronautique.
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Maurel, Stéphane. "Étude par imagerie laser de la génération et de la rupture d'un écoulement tourbillonnaire compressé : situation modèle pour la validation de simulations aux grandes échelles dans les moteurs." Toulouse, INPT, 2001. http://www.theses.fr/2001INPT035H.
Анотація:
Une étude par imagerie laser de la génération et de la rupture d'un écoulement tourbillonnaire compressé est présentée. Le cadre contractuel [. . . ] est un projet Européen Joule. Notre but est de construire et d'analyser une situation modèle pour la validation [. . . ] dans les moteurs. Une installation expérimentale existante a été exploitée. Nous avons apporté des améliorations importantes de la mesure des conditions aux limites. Nous avons ainsi pu rassembler une base de données importante et fiable. Nous avons développé intégralement un nouveau logiciel PIV permettant un décalage itératif subpixel des mailles d'analyses. [. . . ] La précision absolue sur la mesure du déplacement est de l'ordre de 0,01 pixel. [. . . ] L'étude complète des phases d'admission et de compression est présentée. Une analyse des mécanismes de génération et de déstabilisation du tourbillon en terme de décomposition de Reynolds est d'abord proposée. [. . . ] Les effets de courbure et de décollement sont nets pendant l'admission. La déstabilisation du tourbillon pendant la compression est progressive. Deux zones décollées tridimensionnelles apparaissent. [. . . ] Par l'analyse des champs instantanés et l'utilisation de la POD, nous identifions bien les fluctuations de positions corrélées à grande échelle de la structure tourbillonnaire. Ces fluctuations s'amplifient au cours de la compression et sont de plus corrélées à des éjections de fluide vers les zones d'écoulements décollés de la chambre. Nous montrons ainsi que la déstabilisation du tourbillon fait intervenir plusieurs type d'instabilités (Instabilité elliptique mais aussi instabilité centrifuge). Des mesures en situation diphasique pour des conditions aux limites bien contrôlées sont également présentées. [. . . ] Nos mesures de vitesses moyennes et fluctuantes (longitudinales et radiales) sont en très bon accord avec les tendances prédites par la modélisation diphasique Eulérienne. [. . . ]
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Bennadji, Hayat. "Biodiesel : combustion des esthers éthyliques d'huiles végétales comme additifs au pétrodiesel." Thesis, Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 2010. http://www.theses.fr/2010INPL044N/document.
Анотація:
Le biodiesel est un biocarburant, composé d'un mélange de mono-esters d'acide gras saturés et insaturés avec une longue chaîne carbonée. Ce travail de thèse présente les données de la littérature sur l'origine du biodiesel et son procédé de fabrication ; sont présentées aussi les performances et les émissions des moteurs diesel fonctionnant au biodiesel et la cinétique d'oxydation du biodiesel. Des efforts ont été faits pour mettre en évidence les principales différences entre les esters méthyliques et éthyliques tout en montrant que d'autres recherches sont encore à développer. Pour ces raisons, les délais d'auto-inflammation de cinq esters méthyliques et éthyliques ont été mesurés dans un tube à onde de choc : l'acrylate d'éthyle, l'acrylate de méthyle, le crotonate d'éthyle, le crotonate de méthyle et le butanoate d'éthyle. Les mécanismes cinétiques détaillés d'oxydation des cinq esters étudiés ont été générés automatiquement en utilisant le logiciel EXGAS. L'oxydation du butanoate d'éthyle, molécule modèle d'esters éthyliques d'huiles végétales (EEHV) a été étudiée dans un réacteur piston à pression atmosphérique pour une gamme de température allant de 500 à 1200 K. Les résultats représentent les profils de concentration des réactifs, les intermédiaires stables et les produits finaux. Le modèle cinétique a été validé de façon satisfaisante par une comparaison entre les résultats simulés et expérimentauxAn increasingly popular biofuel is biodiesel, composed of a mixture of saturated and unsaturated fatty acid methyl or ethyl esters, with a long aliphatic main chain. This PhD dissertation provides a literature review concerning the origin of biodiesel, its manufacturing process, performance and emissions of diesel engines fueled with biodiesel, and the kinetics of oxidation of biodiesel. Efforts were made to highlight the main differences between methyl and ethyl esters while showing where further research needs to be developed or pursued. For these reasons, the autoignition of five esters were measured behind reflected shock tube: ethyl acrylate, methyl acrylate, ethyl crotonate, methyl crotonate, and ethyl butanoate. Detailed mechanisms for the oxidation of the five studied esters were automatically generated using the version of EXGAS software. In addition, the oxidation of ethyl butanoate as a model compound for Fatty Acid Ethyl Esters (FAEE) has been investigated in tubular plug flow reactor at atmospheric pressure over wide range of temperature (500-1200 K). The results consist of concentration profiles of the reactants, stable intermediates, and final products. The model was again validated satisfactorily by comparison between computed results and the generated experimental data
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Dumont, Nicolas. "Méthodes numériques et modèle réduit de chimie tabulée pour la propagation d'incertitudes de cinétique chimique." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2019. http://www.theses.fr/2019SACLC037.
Анотація:
La simulation numérique joue aujourd'hui un rôle majeur dans le domaine de la combustion, que ce soit au niveau de la recherche en offrant la possibilité de mieux comprendre les phénomènes ayant lieu au sein des écoulements réactifs ou au niveau du développement de nouveaux systèmes industriels par une diminution des coûts liés à la conception de ces systèmes. A l'heure actuelle, la simulation aux grandes échelles est l'outil le mieux adapté à la simulation numérique d'écoulements réactifs turbulents. Cette simulation aux grandes échelles d'écoulements réactifs n'est en pratique possible que grâce à une modélisation des différents phénomènes:- la turbulence est modélisée pour les plus petites structures permettant de n'avoir à résoudre que les plus grandes structures de l'écoulement et ainsi réduire le coût de calcul- la chimie des différentes espèces réactives est modélisée à l'aide de méthodes de réduction permettant de considérablement réduire le coût de calculLa maturité de la simulation aux grandes échelles d'écoulements réactifs en fait aujourd'hui un outil fiable, prédictif et prometteur. Il fait désormais sens de s'intéresser à l'impact des paramètres impliqués dans les différents modèles sur le résultat de la simulation. Cette étude de l'impact des paramètres de modélisation peut être vue sous l'angle de la propagation d'incertitudes, et peut donner des informations intéressantes à la fois d'un côté pratique pour la conception robuste de systèmes mais également d'un côté théorique afin d'améliorer les modèles utilisées et d'orienter les mesures expérimentales à réaliser afin d'améliorer la fiabilité de ces modèles.Le contexte de cette thèse est le développement de méthodes efficaces permettant la propagation d'incertitudes présentes dans les paramètres de cinétique chimique des mécanismes réactionnels au sein de simulation aux grandes échelles, ces méthodes devant être non intrusive afin de profiter de l'existence des différents codes de calcul qui sont des outils nécessitant de lourds moyens pour leur développement. Une telle propagation d'incertitude à l'aide d'une méthode de force brute souffre du "fléau de la dimension" du fait du grand nombre de paramètres de cinétique chimique, impliquant une impossibilité pratique avec les moyens de calculs actuels et justifiant le développement de méthodes efficaces.L'objectif de la thèse est donc le développement d'un modèle réduit utilisable pour la propagation d'incertitudes dans la simulation aux grandes échelles. La prise en main et l'implémentation de différents outils issus de la propagation d'incertitudes a été un travail préliminaire indispensable dans cette thèse afin d'amener ces connaissances et compétences au sein du laboratoire EM2C.La méthode développée dans cette thèse pour la propagation d'incertitudes des paramètres de cinétique chimique se restreint aux cas d'une modélisation de la chimie dans laquelle l'avancement du processus de combustion est résumé par l'évolution d'une variable d'avancement donnée par une équation de transport, l'accès aux autres informations se faisant grâce à l'utilisation d'une table. Au travers de l'étude de l'évolution d'un réacteur adiabatique à pression constante contenant un mélange homogène d'air et de dihydrogène, il est montré qu'une grande partie des incertitudes d'un tel système peuvent être expliquées grâce aux incertitudes de la variable d'avancement. Cela permet de définir une table chimique utilisable pour la propagation d'incertitudes des paramètres de cinétique chimique dans les simulations aux grandes échelles. L'introduction des incertitudes se fait alors uniquement par la modélisation du terme source présent dans l'équation de transport de la variable d'avancement, lequel peut être paramétré à l'aide de quelques paramètres incertains évitant ainsi le "fléau de la dimension"Numerical simulation plays a key role in the field of combustion today, either in the research area by permitting a better understanding of phenomenons taking place inside reactive flows or in the development of industrial application by reducing designing cost of systems. Large Eddy Simulation is at the time the most suited tool for the simulation of reactive flows. Large Eddy Simulation of reactive flows is in practice only possible thanks to a modeling of different phenomenons:- turbulence is modeled for small structures allowing to resolve only big structures which results in lower computational cost- chemistry is modeled using reduction methods which allows to drastically reduce computational costThe maturity of Large Eddy Simulation of reactive flows makes it today a reliable, predictive and promising tool. It now makes sense to focus on the impact of the parameters involved in the different models on the simulation results. This study of the impact of the modeling parameters can be seen from the perspective of uncertainties propagation, and can give interesting informations both from a practical side for the robust design of systems but also on the theoretical side in order to improve the models used and guide the experimental measurements to be made for the reliability improvement of these models.The context of this thesis is the development of efficient methods allowing the propagation of uncertainties present in the chemical kinetic parameters of the reaction mechanisms within Large Eddy Simulation, these methods having to be non-intrusive in order to take advantage of the existence of the different computation codes which are tools requiring heavy means for their development. Such a propagation of uncertainties using a brute-force method suffers from the "curse of dimensionality" because of the large number of chemical kinetic parameters, implying a practical impossibility with the current means of computation which justifies the development of efficient methods.The objective of the thesis is the development of a reduced model that can be used for uncertainties propagation in Large Eddy simulations. The handling and implementation of various tools resulting from the uncertainties propagation framework has been an essential preliminary work in this thesis in order to bring this knowledge and skills into the EM2C laboratory.The method developed in this thesis for the propagation of chemical kinetic parameters uncertainties is limited to chemistry models in which the advancement of the combustion process is summarized by the evolution of a progress variable given by a transport equation, the access to other informations being made through the use of a table. Through the study of the evolution of a constant pressure adiabatic reactor containing a homogeneous mixture of air and dihydrogen, it is shown that a large part of the uncertainties of such a system can be explained by the uncertainties of the progress variable. This makes it possible to define a chemical table that can be used to propagate uncertainties of chemical kinetic parameters in Large Eddy Simulations. The introduction of the uncertainties is then done only by the modeling of the source term present in the transport equation of the progress variable, which can be parameterized with the help of few uncertain parameters thus avoiding the "curse of dimensionality"
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Varin, Étienne. "Etude et développement du modèle de combustion turbulente PEUL : Application à la prédiction de la formation des suies dans les foyers aéronautiques." Rouen, 1998. http://www.theses.fr/1998ROUES033.
Анотація:
Ce travail concerne la modélisation des écoulements turbulents réactifs. L'objectif visé consiste à développer un code de calcul susceptible de prédire les niveaux de suie dans les foyers aéronautiques. On choisit d'appréhender la combustion turbulente par une approche de type Probabiliste Eulérienne Lagrangienne (PEUL). Le champ de vitesse est obtenu par la résolution des équations de Navier-Stokes moyennées et le champ de composition chimique et de température par la résolution, à l'aide d'une méthode de Monte Carlo, de l'équation de transport de la PDF (Probability Density Function). Afin de calculer des niveaux de suie, ce modèle de combustion turbulente est couplé à un modèle de formation/destruction des suies. Ce second modèle prend en compte les processus d'apparition des précurseurs et de nucléation, de croissance en surface, de coalescence et d'oxydation des particules de suie. Les résultats de calcul obtenus dans le cas de la simulation d'une flamme turbulente de diffusion éthylène/air, sont comparés avec des résultats expérimentaux. La dernière partie de ce travail présente les résultats de la simulation d'une chambre de combustion aéronautiqueThis work deals with the numerical simulation of turbulent reactive flows. The aim of the study is to develop a model able to predict soot formation in aeronautical chambers. We use a Probalistic Eulerian Lagrangian (PEUL) method to describe the turbulent combustion. With this model, the velocity field is calculated by solving Navier-Stokes equations. Chemical composition and temperature fields are obtained by solving the Probability Density Function transport equation with a Monte Carlo method. A soot model is coupled to the combustion model in order to compute soot levels. The different processes of soot formation and destruction are taken into account: precursors formation, nucleation, surface growth, coagulation and oxidation of soot particles. We compare computation results with experimental results in the case of an ethylene/air turbulent diffusion flame. Finally, an application of our model to a practical case is related. The three dimensional numerical simulation of an aeronautical combustion chamber is presented
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Pousse, Émir. "Étude cinétique de la combustion en flamme prémélangée de molécules modèles présentes dans les gazoles." Thesis, Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 2009. http://www.theses.fr/2009INPL002N/document.
Анотація:
Le moteur HCCI pourrait être une alternative intéressante aux procédés de combustion conventionnels. Néanmoins, le contrôle de la combustion reste difficile dans ce moteur car, contrairement au moteur essence et Diesel, celui-ci est directement contrôlé par la chimie d’oxydation du combustible. Une connaissance très précise des modèles cinétiques détaillés de l’oxydation du carburant est donc indispensable pour pouvoir contrôler ce mode de combustion. L’objectif de cette thèse était de développer et valider expérimentalement des modèles cinétiques d’oxydation à haute température de 3 molécules modèles du gazole en utilisant un brûleur à flamme plate laminaire comme dispositif expérimental. Cette étude présente de nouveaux résultats expérimentaux obtenus sur une flamme laminaire pauvre pré mélangée de méthane ensemencée respectivement avec du n butylbenzène, du n propylcyclohexane et de l’indane. Un modèle cinétique d’oxydation a été développé et validé à haute température pour le n butylbenzène et un autre a été validé en flamme pour le n propylcyclohexane. Dans l’ensemble, ces modèles ont permis de simuler correctement les profils de la plupart des produits mesurés en flamme. Par ailleurs, un modèle cinétique qualitatif d’oxydation pour l’indane a été proposéThe HCCI engine could be an interesting alternative to conventional combustion processes. However, the control of the combustion remains difficult in this engine because, unlike the gasoline and diesel engine, it is directly related to the chemical oxidation of fuel. The development of accurate detailed kinetic models of the oxidation of fuel is therefore essential to control this mode of combustion. The aim of this PhD was to develop and experimentally validate high temperature kinetic oxidation models for 3 molecules representative of diesel fuel by using a flat flame burner experimental device. This study presents new experimental results obtained in a lean laminar premixed methane flame seeded respectively with n butylbenzene, n propylcyclohexane and indane. A kinetic oxidation model was developed and validated at high temperature for n-butylbenzene and another one was validated in flame for n propylcyclohexane. Overall, the models correctly simulated the profiles of most products measured in the flames. Moreover, a qualitative kinetic model for the oxidation of indane has been proposed
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Delaroque, Aurélie. "Élaboration d’un outil numérique pour la réduction et l’optimisation des mécanismes cinétiques pour les systèmes de combustion." Thesis, Sorbonne université, 2018. http://www.theses.fr/2018SORUS417.
Анотація:
Lors de la modélisation d’un processus de combustion, l’obtention de données globales telles que la vitesse de flamme peut sous certaines condition être réalisée à l’aide de mécanismes très réduits. En revanche, la prédiction de données détaillées comme la concentration d’espèces polluantes minoritaires nécessite l’utilisation de mécanismes cinétiques détaillés mettant en jeu de nombreuses espèces chimiques. Du fait de leur taille et des différences d’échelles de temps, l’intégration de tels modèles chimiques à des simulations numériques complexes est cependant extrêmement coûteuse en temps de calcul. Pour s’affranchir de cette limite, un outil de réduction basé sur les méthodes de Directed Relation Graph et d’analyse de sensibilité a été développé. Il permet la génération automatique de mécanismes réduits en fonction de quantités d’intérêt telles que les données globales (vitesse de flamme, délai d’auto-allumage, etc) et détaillées (profils de concentration) en fonction de tolérances d’erreur définies par l’utilisateur. Les opérations de réduction sont couplées à une optimisation par algorithme génétique des constantes de réaction afin de compenser au maximum les erreurs issues de la perte d’information. Cette optimisation peut être réalisée par rapport à des données issues de simulations numériques mais également par rapport à des mesures expérimentales. L’outil complet a été testé sur différentes configurations canoniques pour différents combustibles (méthane, éthane et n-heptane) et des taux de réduction supérieurs à 80% ont pu être obtenusIn the modeling of a combustion process, obtention of global data such as flame speed can, under certain circumstances, be achieved through extremely reduced mechanisms. On the contrary, prediction of detailed data such as polluant species requires the use of detailed kinetic mechanisms involving many chemical species. Due to the size and to the presence of many differents time scales, the integration of those models to complex numerical simulations is a non trivial task. A reduction tool based on Directed Relation Graph and sensitivity analysis methods is proposed to tackle this issue. Reduced mechanisms fitting user defined tolerances for quantities of interest such as global (flame speed, ignition delay, etc) and detailed data (concentration profiles) are automatically generated. The reduction process is paired up with an optimisation of reaction rates through a genetic algorithm to make up for the error induced by the loss of information. This process can use both numerical and experimental reference entries. The complete numerical tool has been tested on several canonical configurations for several fuels (methane, ethane and n-heptane) and reduction rates up to 90% have been observed
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Vanhove, Guillaume. "Oxydation, co-oxydation et auto-inflammation à basses températures d'alcènes et aromatiques types : étude expérimentale des interactions au sein d'un carburant-modèle." Lille 1, 2004. https://pepite-depot.univ-lille.fr/LIBRE/Th_Num/2004/50376-2004-213-214.pdf.
Анотація:
Les études de l'oxydation et de l'auto-inflammation dans l'air par compression rapide à températures basses et intermédiaires (600-1000 K) des hydrocarbures présents dans les carburants commerciaux ont été stimulées par la nécessité d'une compréhension approfondie du phénomène de cliquetis dans les moteurs à taux de compression élevé. On a ainsi reconnu que les alcanes présentent un comportement cinétique non-Arrhenius particulièrement complexe et associé à un coefficient négatif de température et une émission lumineuse de flamme froide. Par la suite, ces études se sont montrées particulièrement intéressantes pour une compréhension meilleure de l'origine et de la nature des émissions, d'hydrocarbures imbrûlés par les moteurs alternatifs, et, plus récemment, pour le développement de la nouvelle technologie moteur à auto-inflammation homogène par compression. Peu de travaux ont été consacrés à l'étude d'autres constituants des carburants que les alcanes, bien que les alcènes soient présents jusqu'à 20 % et les aromatiques jusqu'à 40 %. Ce travail est consacré à l'étude cinétique de la réactivité par compression rapide d'alcènes et d'aromatiques dans l'air, à l'état pur et en mélange avec l'isooctaneUne étude comparative détaillée de la réactivité de trois isomères de position: les 1-, 2-, et 3-hexènes a été réalisée entre 600 et 900 K, 5 et 25 bar. Des chemins réactionnels spécifiques de la double liaison sont mis en jeu, et les trois h'exènes présentent chacun un poids différents des réactivités'de la chaîne alkyle et de la double liaison. Dans les mêmes conditions de température et de pression, les aromatiques et les alcènes sont moins réactifs que les alcanes, mais on a montré qu'ils sont susceptibles d'être oxydés plus rapidement lorsqu'ils se trouvent mélangés à un alcane. Trois mélanges binaires ont été étudiés: Un mélange toluène/iso-octane, un mélange 1-hexène/iso-octane, et un mélange 1-hexène/toluène. A partir de la mesure des délais d'autoinflammation et des produits d'oxydation intermédiaires des deux composés impliqués dans les mélanges, il est apparu que deux types d'interactions existent entre les mécanismes d'oxydation, soit par le pool de petits radicaux créé par le composé le plus réactif, soit par la recombinaison de radicaux hydrocarbonés originaires des deux partenaires. Les données collectées dans le cas des hydrocarbures purs ou en mélange binaire ont été utilisées afin d'interpréter les résultats obtenus avec un carburant-modèle représentatif de la composition des carburants commerciaux pour moteur à allumage commandé et composé d'iso-octane, de 1-hexène et de toluène
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Rochette, Bastien. "Modeling and simulation of two-phase flow turbulent combustion in aeronautical engines." Thesis, Toulouse, INPT, 2019. http://www.theses.fr/2019INPT0059.
Анотація:
De nos jours, plus de 80% de l'énergie consommée sur Terre provient de la combustion de combustibles fossiles. Des solutions alternatives à la combustion sont en cours de développement mais les contraintes spécifiques liées au transport aérien ne permettent pas actuellement d'alimenter des moteurs sans introduire de rupture technologique. Ces résultats expliquent les activités de recherche visant à améliorer les connaissances et le contrôle des processus de combustion afin de concevoir des moteurs aéronautiques plus propres et plus efficaces. Dans ce cadre, les Simulations aux Grandes Echelles ("Large Eddy Simulation" LES) sont devenues un outil puissant pour mieux comprendre les processus de combustion et les émissions de polluants. Cette thèse s'inscrit dans ce contexte et se focalise sur les modèles et stratégies de calcul afin de simuler avec plus de précision les écoulements réactifs turbulents gazeux et diphasiques dans la chambre de combustion des moteurs aéronautiques. Tout d'abord, une méthode générique et automatique pour la détection et l'épaississement du front de flamme a été développée pour le modèle TFLES, et validée pour plusieurs configurations académiques de complexité croissante. Cette approche générique est ensuite évaluée dans une simulation LES d'un brûleur de laboratoire et comparée à la méthode d'épaississement classique. Les résultats montrent un épaississement plus précis dans les régions post-flammes. Dans un second temps, à partir de l'analyse de flammes laminaires 1D diphasiques homogènes où la phase dispersée a une vitesse relative comparée à la phase porteuse, deux formulations analytiques pour la vitesse de propagation de ces flammes ont été proposées et validées. La concordance entre les vitesses de flammes mesurées et estimées démontre que le modèle et ses paramètres prennent correctement en compte les principaux mécanismes physiques contrôlant ces flammes diphasiques. Enfin, les modèles TFLES les plus récents ont été testés sur des configurations de flamme turbulente gazeuse/diphasique complexes. Les avantages et les inconvénients de ces modèles ont été étudiés afin de contribuer à la compréhension des mécanismes liés à la combustion turbulente et de proposer une stratégie de modélisation par LES pour améliorer la fidélité des simulations réactivesNowadays, more than 80% of the energy consumed on Earth is produced by burning fossil fuels. Alternative solutions to combustion are being developed but the specific constraints related to air transport do not make it possible to currently power engines without introducing a technological breakthrough. These findings explain the research activity to improve the knowledge and the control of combustion processes to design cleaner, and more efficient aeronautical engines. In this framework, Large Eddy Simulations (LES) have become a powerful tool to better understand combustion processes and pollutant emissions. This PhD thesis is part of this context and focuses on the models and numerical strategies to simulate with more accuracy turbulent gaseous and two-phase reacting flows in the combustion chamber of aeronautical engines. First, a generic and self-adapting method for flame front detection and thickening has been developed for the TFLES model, and validated on several academic configurations of increasing complexity. This generic approach is then evaluated in the LES of a laboratory-scale burner and compared to the classical thickening method. Results show a more accurate thickening in post-flame regions. Second, from the analysis of 1-D homogeneous laminar spray flames where the dispersed phase has a relative velocity compared to the carrier phase, two analytical formulations for the spray flame propagation speed have been proposed and validated. The agreement between the overall trend of both the measured/estimated spray flame speeds demonstrates that the model and its parameters correctly take into account the main physical mechanisms controlling laminar spray flames. Finally, the state-of-the-art TFLES models were tested on complex turbulent gaseous and two-phase reacting configurations. The pros and cons of these models were investigated to contribute to the understanding of the mechanisms related to turbulent combustion, and to propose a LES modeling strategy to improve the fidelity of reactive simulations
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Nuglisch, Hans-Joachim. "Étude expérimentale d'un jet axisymétrique compressé : situation modèle de l'aérodynamique interne des moteurs à pistons." Toulouse, INPT, 1992. http://www.theses.fr/1992INPT101H.
Анотація:
Cette etude a ete motivee par le besoin de diminuer la pollution et la consommation des moteurs a pistons. Les emissions et le rendement du moteur sont etroitement lies aux phenomenes de melange macroscopique dans le cylindre. Ainsi, une bonne connaissance de l'aerodynamique interne des moteurs est indispensable. Dans une premiere partie, une recherche bibliographique nous permet de preciser le role que joue l'aerodynamique interne pour le cycle moteur en focalisant notre attention sur l'importance de la turbulence pour le melange et la combustion. L'interaction entre l'ecoulement turbulent et la compression est encore mal connue dans des situations complexes. Nous presentons comme experience modele un ecoulement de jet axisymetrique qui permet d'etudier certains aspects importants de l'interaction triple entre la compression, l'ecoulement moyen et la turbulence. Le principal moyen de mesure est de l'adl. Des mesures detaillees de l'ecoulement de jet pendant la compression ont ete effectuees. Les vitesses moyennes, les fluctuations turbulentes et les echelles integrales de l'ecoulement sont presentees. Une evolution nette des quantites moyennes et turbulentes caracteristiques de l'ecoulement de jet est constatee durant la compression. Nous montrons que cette evolution peut etre expliquee par une intensification des mecanismes d'entrainement et de melange au cours de la compression
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Kacem, Ahmed. "Modélisation numérique de la pyrolyse en atmosphères normalement oxygénée et sous-oxygénée." Thesis, Aix-Marseille, 2016. http://www.theses.fr/2016AIXM4708/document.
Анотація:
Le taux de pyrolyse est un paramètre clé du comportement du feu qui, à son tour, contrôle le transfert de chaleur à la surface du combustible. Dans cette étude, un modèle de pyrolyse volumique d’un combustible solide semi–transparent prenant en compte le rayonnement au sein du solide et la régression de l’interface a été couplé au code ISIS. Un algorithme génétique a été utilisé afin de déterminer un jeu optimal de paramètres cinétiques pour la pyrolyse du PMMA à partir d’une expérience de pyrolyse pure sous cône calorimètre en atmosphère normalement oxygénée. Des expériences de pyrolyse avec flamme de plaques carrées ont été réalisées afin de valider les résultats du modèle. L’analyse des résultats obtenus au centre de l’échantillon montre que la vitesse de régression de la surface devient constante en fonction du temps et que la contribution radiative au flux de chaleur total reste pratiquement constante. Les résultats du modèle couplé sont en bon accord avec la littérature et les mesures de cette étude. Néanmoins, le flux de chaleur incident aux bords de l’échantillon est sous-estimé. Une bonne concordance est obtenue entre les hauteurs de flammes prédites et celles déduites de la corrélation de Heskestad. Enfin, pour simuler la pyrolyse du PMMA en atmosphère sous–oxygénée, une chimie à deux étapes avec prise en compte du phénomène d’extinction de la flamme a été utilisée. Les résultats des simulations ont été comparés aux mesures réalisées dans le dispositif CADUCEE pour des fractions volumiques d’oxygène de 18,5% et 19,5%. La baisse du taux de pyrolyse et des températures de flamme avec la fraction volumique d’oxygène est bien reproduite par le modèleThe pyrolysis rate is a key parameter controlling fire behavior, which in turn drives the heat feedback from the flame to the fuel surface. In the present study an in–depth pyrolysis model of a semi–transparent solid fuel with spectrally–resolved radiation and a moving gas/solid interface was coupled with the CFD code ISIS. A combined genetic algorithm/pyrolysis model was used with Cone Calorimeter data from a pure pyrolysis experiment to estimate a unique set of kinetic parameters for PMMA pyrolysis. In order to validate the coupled model, ambient air flaming experiments were conducted on square slabs of PMMA. From measurements at the center of the slab, it was found that the experimental regression rate becomes almost constant with time, and that the radiative contribution to the total heat flux remains almost constant. Coupled model results show a fairly good agreement with the literature and with current measurements. Nevertheless, the flame heat flux feedback at the edges of the slab is underestimated. Predicted flame heights based on a threshold temperature criterion were found to be close to those deduced from the correlation of Heskestad. Finally, in order to predict the pyrolysis of PMMA under reduced ambient oxygen concentration, a two–step chemical reaction and a flammability diagram for flame extinction was used. Model results are compared with data obtained in the experimental facility CADUCEE for ambient oxygen concentrations of 18.2 and 19.5%. Data show that the total mass loss rate and flame temperature decrease with the oxygen concentration, which is well reproduced by the model