Дисертації: "Two phase flow combustion"

1

Carabateas, Nicolas. "Two phase flow and combustion in S.I. engines." Thesis, Imperial College London, 1997. http://ethos.bl.uk/OrderDetails.do?uin=uk.bl.ethos.265853.

Повний текст джерела

Стилі APA, Harvard, Vancouver, ISO та ін.

2

Sankaran, Vaidyanathan. "Sub-grid Combustion Modeling for Compressible Two-Phase Flows." Diss., Georgia Institute of Technology, 2003. http://hdl.handle.net/1853/5274.

Повний текст джерела

Стилі APA, Harvard, Vancouver, ISO та ін.

Анотація:

A generic formulation for modeling the sub-grid combustion in compressible, high Reynolds number, two-phase, reacting flows has been developed and validated. A sub-grid mixing/combustion model called Linear Eddy Mixing (LEM) model has been extended to compressible flows and used inside the framework of Large Eddy Simulation (LES) in this LES-LEM approach. The LES-LEM approach is based on the proposition that the basic mechanistic distinction between the convective and the molecular effects should be preserved for accurate prediction of the complex flow-fields such as those encountered in many combustion systems. In LES-LEM, all the physical processes such as molecular diffusion, small and large scale turbulent convection and chemical reaction are modeled separately but concurrently at their respective time scales. This multi-scale phenomena is solved using a two-scale numerical approach, wherein molecular diffusion, small scale turbulent convection and chemical reaction are grouped as small scale processes and the convection at the (LES grid) resolved scales are deemed as the large scale processes. Small-scale processes are solved using a hybrid finite-difference Monte-carlo type approach in a one-dimensional domain. Large-scale advection on the three-dimensional LES grid is modeled in a Lagrangian manner that conserves mass. Liquid droplets (represented by computational parcels) are tracked using the Lagrangian approach wherein the Newton's equation of motion for the discrete particles are integrated explicitly in the Eulerian gas field. Drag effects due to the droplets on the gas phase and the heat transfer between the gas and the liquid phase are explicitly included. Thus, full coupling is achieved between the two phases in the simulation. Validation of the compressible LES-LEM approach is conducted by simulating the flow-field in an operational General Electric Power Systems' combustor (LM6000). The results predicted using the proposed approach compares well with the experiments and a conventional (G-equation) thin-flame model. Particle tracking algorithms used in the present study are validated by simulating droplet laden temporal mixing layers. Comparison of the energy growth in the fundamental and sub-harmonic mode in the presence and absence of the droplets shows excellent agreement with spectral DNS. Finally, to test the ability of the present two-phase LES-LEM in simulating partially premixed combustion, a LES of freely propagating partially premixed flame in a droplet-laden isotropic turbulent field is conducted. LES-LEM along with the spray models correctly captures the flame structure in the partially premixed flames. It was found that most of the fuel droplets completely vaporize before reaching the flame, and hence provides a continuous supply of reactants, which results in an intense reaction zone similar to a premixed flame. Some of the droplets that did not evaporate completely, traverse through the flame and vaporize suddenly in the post flame zone. Due to the strong spatial variation of equivalence ratio a broad flame similar to a premixed flame is realized. Triple flame structure are also observed in the flow-field due to the equivalence ratio fluctuations.

3

Rochette, Bastien. "Modeling and simulation of two-phase flow turbulent combustion in aeronautical engines." Thesis, Toulouse, INPT, 2019. http://www.theses.fr/2019INPT0059.

Повний текст джерела

Стилі APA, Harvard, Vancouver, ISO та ін.

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 réactives
Nowadays, 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

4

Collin, Félix. "Modeling and numerical simulations of two-phase ignition in gas turbine." Thesis, Toulouse, INPT, 2019. http://www.theses.fr/2019INPT0053.

Повний текст джерела

Стилі APA, Harvard, Vancouver, ISO та ін.

Анотація:

Afin de répondre aux nouvelles réglementations environnementales internationales tout en maintenant une forte compétitivité économique, des technologies innovantes de chambres de combustion aéronautiques sont développées. Ces technologies doivent garantir un rallumage rapide en cas d’extinction, qui est un des aspects les plus critiques et complexes de la conception moteur. La maîtrise de cette phase implique une compréhension approfondie des phénomènes physiques mis en jeu. Dans cette thèse la séquence d’allumage diphasique de moteur aéronautique a été étudiée dans son intégralité, du claquage de la bougie à la propagation de la flamme dans le moteur complet. Dans cet objectif, des Simulations aux Grandes Échelles (SGE) utilisant une description détaillée de la phase liquide (formalisme Euler-Lagrange) et du processus de combustion (Chimie Analytiquement Réduite) ont été réalisées. Les résultats ont également permis de développer un modèle simplifié pour la prédiction de carte de probabilité d’allumage, particulièrement utile pour le dimensionnement et la conception des chambres de combustion
In order to meet the new international environmental regulations while maintaining a strong economic competitiveness, innovative technologies of aeronautical combustion chambers are developed. These technologies must guarantee fast relight in case of extinction, which is one of the most critical and complex aspects of engine design. Control of this phase involves a thorough understanding of the physical phenomena involved. In this thesis the full two-phase ignition sequence of an aeronautical engine has been studied, from the breakdown of the spark plug to thepropagation of the flame in the complete engine. For this purpose, Large-Eddy Simulations (LES) using a detailed description of the liquid phase (Euler-Lagrange formalism) and of the combustion process (Analytically Reduced Chemistry) were performed. The results also led to the development of a simplified model for the prediction of ignition probability map, which is particularly useful for the design of combustion chambers

5

Thawley, Scott. "Spatio-temporal Characteristics of a Spray from a Liquid Jet in Crossflow." Thesis, Virginia Tech, 2006. http://hdl.handle.net/10919/31276.

Повний текст джерела

Стилі APA, Harvard, Vancouver, ISO та ін.

Анотація:

A liquid jet in a crossflow is often used to as a fuel injection method for combustion systems. Parameters such as penetration and core trajectory are used as characterization for the spray and specification of design criteria for combustor geometry. In addition to penetration and core trajectory, mapping the mass flux in space and time is an important part of modeling evaporation and global equivalence ratio throughout the combustor. Accurate prediction of these spray characteristics allows for a stable and robust combustor design. The break up of a liquid jet in a crossflow is an extremely complex phenomenon in both combination of mechanisms and variability of possible paths progressing from a liquid column to a distribution of individual droplets. In each region separate governing forces control the behavior of the liquid phase. Accordingly, different measurement techniques and different factors must be considered in each region. Presented are the results of measurements using Phase Doppler Analyzer, PDA, and a time resolved, digital, particle imaging velocimetry system, TRDPIV. The measurements include instantaneous and time-averaged liquid phase velocity fields, spray penetration and core location in the near field and far field of the spray resulting from the liquid jet breakup. With the TRDPIV system, the holistic properties of all three segments of a jet in crossflow were acquired with a single measurement. This allowed for comparison of system characteristics across not only individual pieces of one segment of the jet, for example PDA measurements of many droplets in one point of the far field spray, but characteristics across the entire system including the liquid column, near field spray, and far field spray simultaneously in a fashion that allowed for direct comparison between the different segments.
Master of Science

6

Caceres, Marcos. "Impact of transverse acoustic modes on a linearly arranged two-phase flow swirling flames." Thesis, Normandie, 2019. http://www.theses.fr/2019NORMIR01/document.

Повний текст джерела

Стилі APA, Harvard, Vancouver, ISO та ін.

Анотація:

Les besoins énergétiques de la population mondiale ne cessent d’augmenter. Les prévisions indiquent par exemple une forte croissance de la demande du secteur du transport aéronautique. La recherche de systèmes toujours plus performants et moins polluants est nécessaire. Des nouveaux concepts pour la combustion ont été mis au point et appliqués aux turbines à gaz. Parmi eux il existe ceux basés sur la combustion en prémélange pauvre ou en prémélange pauvre pré-vaporisé dans le cas où le carburant utilisé est liquide. Les nouveaux systèmes énergétiques basés sur la combustion en régime pauvre sont prometteurs pour satisfaire les futures normes d’émissions polluantes, mais ils sont plus sensibles aux instabilités de combustion qui limitent leur plage de fonctionnement et peuvent détériorer irréversiblement ces systèmes. Dans ce domaine il reste des questions à aborder. En particulier celle du comportement des flammes tourbillonnaires en combustion diphasique soumises à des perturbations acoustiques. La plupart des moteurs aéronautiques utilisent des flammes de ce type, cependant leur dynamique et leurs interactions mutuelles, quand elles subissent les effets d’une perturbation acoustique, sont loin d’être bien comprises. Ce travail aborde ces questions et apporte des éléments de compréhension sur les mécanismes pilotant la réponse de l’écoulement diphasique et de la flamme, ainsi que des éléments de validation des modèles de prédiction des points de fonctionnement instables. TACC-Spray est le banc expérimental utilisé pour ce travail. Il a été conçu et développé au sein du laboratoire CORIA lors de ce doctorat qui s’inscrit dans le cadre du projet ANR FASMIC. Le système d’injection qui équipe ce banc expérimental reçoit trois injecteurs tourbillonnaires alimentés en combustible liquide (ici n-heptane), développés par le laboratoire EM2C. Ils sont montés en lignes dans le banc, celui-ci représentant ainsi un secteur d’une chambre annulaire. Le montage étant complexe et nouveau, un travail de développement de solutions techniques a été fait pour rendre possible l’équipement du TACC-Spray avec des capteurs de pression, température, photomultiplicateur ainsi que des diagnostiques optiques performants (e.g. LDA, PDA, imagerie à haute cadence). Pour cette étude, le système énergétique, composé par l’écoulement diphasique et la flamme, a été soumis à l’impact d’un mode acoustique transverse excité dans la cavité acoustique. La réponse du système a été étudiée en fonction de son positionnement dans le champ acoustique. Trois bassins d’influence du champ acoustique sur le système énergétique ont été choisis, à savoir: (i) le ventre de pression acoustique caractérisé principalement par des fortes fluctuations de pression, (ii) le ventre d’intensité acoustique présentant de forts gradients de pression et vitesse acoustique, (iii) le ventre de vitesse acoustique avec de fortes fluctuations de vitesse où la fluctuation de pression est résiduelle. L’approche de cette étude a consisté à étudier en premier lieu le système de référence en absence de forçage acoustique, les résultats sont recueillis dans la Partie I de ce manuscrit. En deuxième lieu le système énergétique est placé à chacune des positions d’intérêt dans le champ acoustique et la réponse de l’écoulement d’air sans combustion, la réponse de l’écoulement diphasique avec combustion et finalement celle des flammes, sont étudiées systématiquement. Les résultats de l’étude avec forçage acoustique sont rassemblés dans la Partie II du manuscrit
The energy needs of population around the word are continuously increasing. For instance, forecasts indicates an important grow of the request of the aeronautic transportation sector. It is necessary to continue the research efforts to get more performants and less contaminating systems. New concepts for combustion have been developed and introduced to the gas turbine industry. Among these concepts it is found technologies based on lean-premixed combustion or lean-premixed prevaporized combustion when liquid fuels are employed. These novel energetic systems, making use of lean combustion, are promising to meet the future norms about pollutant emissions, but this make them more sensitive to combustion instabilities that limit their operating range and can lead to irreversible damage. In this domain, many questions still need to be considered. In particular that of the behavior of two-phase flow swirling flames subjected to acoustic perturbations. Indeed most of aero-engines operate with this type of flames, but the dynamics and mutual interaction of these flames, as they are submitted to acoustic perturbation, are not yet well understood. This work addresses these issues and gives some understanding elements for the mechanisms driving the response of the flow and of the flame to acoustic perturbations and delivers data to validate models predicting unstable operating points.The experimental bench employed for this work is TACC-Spray. It has been designed and developed in the CORIA laboratory during this PhD thesis which is inscribed in the framework of the ANR FASMIC project. The injections system that equips this bench is composed by three swirled injectors fed with a liquid fuel (here n-heptane), developed by the EM2C laboratory. They are linearly arranged in the bench such that this represents an unwrapped sector of an annular chamber. The setup, being new and complex, needed technical solutions developed during this work and applied then in order to equip TACC-Spray with pressure and temperature sensors, a photomultiplier as well as adequate optic diagnostics (LDA, PDA, high speed imaging systems). In this study, the energetic system, composed by the two-phase swirling flow and the spray flame, has been submitted to the impact of a transverse acoustic mode excited within the acoustic cavity. The system response has been studied as a function of its location in the acoustic field. Three basins of influence of the acoustic field on the energetic system have been chosen, namely: (i) the pressure antinode characterized mainly by strong pressure fluctuations, (ii) the intensity antinode where important acoustic pressure and velocity gradients are present, (iii) the velocity antinode with strong velocity fluctuations where the acoustic pressure is residual. The approach of the study presented here is to investigate in first place the energetic system free of acoustic forcing. The results concerning this first study are presented in the Part I of this manuscript. In second place, the energetic system is placed in each of the location of interest within the acoustic field and the response of the air flow without combustion, that of the two-phase flow with combustion and finally that of the spray flames, are systematically investigated. The results of the study under acoustic forcing are shown in Part II of the manuscript

7

Eyssartier, Alexandre. "LES of two-phase reacting flows : stationary and transient operating conditions." Thesis, Toulouse, INPT, 2012. http://www.theses.fr/2012INPT0011/document.

Повний текст джерела

Стилі APA, Harvard, Vancouver, ISO та ін.

Анотація:

L'allumage et le réallumage de haute altitude présentent de grandes difficultés dans le cadre des chambres de combustion aéronautiques. Le succès d'un allumage dépend de multiples facteurs, des caractéristiques de l'allumeur à la taille des gouttes du spray en passant par le niveau de turbulence au point d'allumage. Déterminer la position optimale de l'allumeur ou le potentiel d'allumage d'une source d'énergie donnée à une position donnée sont ainsi des paramètres essentiels lors du design de chambre de combustion. Le but de ces travaux de thèse est d'étudier l'allumage forcé des chambres de combustion aéronautiques. Pour cela, des Simulation numériques aux Grandes Echelles (SGE) d'écoulements diphasiques réactifs sont utilisées et analysées. Afin de les valider, des données expérimentales issues du banc MERCATO installé à l'ONERA Fauga-Mauzac sont utilisées. Cela permet dans un premier temps de valider la méthodologie ainsi que les modèles utilisés pour les SGE diphasiques évaporantes avant leur utilisation dans d'autres conditions d'écoulement. Le cas diphasique réactif statistiquement stationnaire est ensuite comparé aux données disponibles pour évaluer les modèles en condition réactives. Ce cas est étudié plus en détail à travers l'analyse de caractéristiques de la flamme. Celle-ci semble être le théâtre de régimes de combustion très différents. On note aussi que la détermination de la méthode numérique la plus appropriée pour le calcul d'écoulements diphasiques n'est pas évidente. De plus, deux méthodes numériques différentes peuvent donner des résultats en bon accord avec l'expérience et pourtant avoir des modes de combustion différents. Les capacités de la SGE à correctement calculer un écoulement diphasique réactif étant validé, des SGE du phénomène transitoire d'allumage sont effectuées. La sensibilité observée expérimentalement de l'allumage aux conditions initiales, i.e. à l'instant de claquage, est retrouvé par les SGE. L'analyse met en évidence le rôle prépondérant de la dispersion du spray dans le développement initial du noyau de flamme. L'utilisation des SGE pour calculer les séquences d'allumage fournie de nombreuses informations sur le phénomène d'allumage, cependant d'un point de vue industriel, cela ne donne pas de résultat optimal, à moins de ne tester toutes les positions, ce qui rendrait le coût CPU déraisonnable. Des alternatives sont donc nécessaires et font l'objet de la dernière partie de ces travaux. On propose de dériver un critère local d'allumage, donnant la probabilité d'allumage à partir d'un écoulement diphasique (air et carburant) non réactif instationnaire. Ce modèle est basé sur des critères liés aux différentes phases menant à un allumage réussi, de la formation d'un premier noyau à la propagation de la flamme vers l'injecteur. Enfin, des comparaisons avec des données expérimentales sur des chambres aéronautiques sont présentées et sont en bon accord, indiquant que le critère d'allumage proposé, couplé avec une SGE d'écoulement diphasique non réactif, peut être utilisé pour optimiser la puissance et la position du système d'allumage
Ignition and altitude reignition are critical issues for aeronautical combustion chambers. The success of ignition depends on multiple factors, from the characteristics of the igniter to the spray droplet size or the level of turbulence at the ignition site. Finding the optimal location of the igniter or the potential of ignition success of a given energy source at a given location are therefore parameters of primary importance in the design of combustion chambers. The purpose of this thesis is to study forced ignition of aeronautical combustion chambers. To do so, Large Eddy Simulations (LES) of two-phase reacting flows are performed and analyzed. First, the equations of the Eulerian formalism used to describe the dispersed phase are presented. To validate the successive LES, experimental data from the MERCATO bench installed at ONERA Fauga-Mauzac are used. It allows to validate the two-phase evaporating flow LES methodology and models prior to its use to other flow conditions. The statistically stationary two-phase flow reacting case is then compared to available data to evaluate the model in reacting conditions. This case is more deeply studied through the analysis of the characteristics of the flame. This last one appears to experience very different combustion regimes. It is also seen that the determination of the most appropriate methodology to compute two-phase flow flame is not obvious. Furthermore, two different methodologies may both agree with the data and still have different burning modes. The ability of the LES to correctly compute burning two-phase flow being validated, LES of the transient ignition phenomena are performed. The experimentally observed sensitivity of ignition to initial conditions, i.e. to sparking time, is recovered with LES. The analysis highlights the major role played by the spray dispersion in the development of the initial flame kernel. The use of LES to compute ignition sequences provides a lot of information about the ignition phenomena, however from an industrial point of view, it does not give an optimal result, unless all locations are tested, which brings the CPU cost to unreasonable values. Alternatives are hence needed and are the objective of the last part of this work. It is proposed to derive a local ignition criterion, giving the probability of ignition from the knowledge of the unsteady non-reacting two-phase (air and fuel) flow. This model is based on criteria for the phases of a successful ignition process, from the first kernel formation to the flame propagation towards the injector. Then, comparisons with experimental data on aeronautical chambers are done and show good agreement, indicating that the proposed ignition criterion, coupled to a Large Eddy Simulation of the stationary evaporating two-phase non-reacting flow, can be used to optimize the igniter location and power

8

Nelson, Lauren May. "Rayleigh Flow of Two-Phase Nitrous Oxide as a Hybrid Rocket Nozzle Coolant." DigitalCommons@CalPoly, 2009. https://digitalcommons.calpoly.edu/theses/284.

Повний текст джерела

Стилі APA, Harvard, Vancouver, ISO та ін.

Анотація:

The Mechanical Engineering Department at California Polytechnic State University in San Luis Obispo currently maintains a lab-scale hybrid rocket motor for which nitrous oxide is utilized as the oxidizer in the combustion system. Because of its availability, the same two-phase (gas and liquid) nitrous oxide that is used in the combustion system is also routed around the throat of the hybrid rocket’s converging-diverging nozzle as a coolant. While this coolant system has proven effective empirically in previous tests, the physics behind the flow of the two-phase mixture is largely unexplained. This thesis provides a method for predicting some of its behavior by modeling it using the classic gas dynamics scenarios of Rayleigh and Fanno flows which refer to one-dimensional, compressible, inviscid flow in a constant area duct with heat addition and friction. The two-phase model produced utilizes a separated phase with interface exchange model for predicting whether or not dryout occurs. The Shah correlation is used to predict heat transfer coefficients in the nucleate boiling regime. The homogeneous flow model is utilized to predict pressure drop. It is proposed that a Dittus-Boelter based correlation much like that of Groeneveld be developed for modeling heat transfer coefficients upon the collection of sufficient data. Data was collected from a series of tests on the hybrid rocket nozzle to validate this model. The tests were first run for the simplified case of an ideal gas (helium) coolant to verify the experimental setup and promote confidence in subsequent two-phase experimental results. The results of these tests showed good agreement with a combined Rayleigh-Fanno model with a few exceptions including: (1) reduced experimental gas pressure and temperature in the annulus entrance and exit regions compared to the model and (2) reduced experimentally measured copper temperatures uniformly through the annulus. These discrepancies are likely explained by the geometry of the flowpath and location of the copper thermocouples respectively. Next, a series of two-phase cooled experiments were run. Similar trends were seen to the helium experiment with regards to entrance and exit regions. The two-phase Rayleigh homogeneous flow model underpredicted pressure drop presumably due to the inviscid assumption. Ambiguity was observed in the fluid temperature measurements but the trend seemed to suggest that mild thermal non-equilibrium existed. In both cases, the dryout model predicted that mist flow (a post-CHF regime) occurred over most of the annulus. Several modifications should be implemented in future endeavors. These include: (1) collecting more data to produce a heat transfer coefficient correlation specific to the nitrous oxide system of interest, (2) accounting for thermal non-equilibrium, (3) accounting for entrance and exit effects, and (4) developing a two-phase Fanno model.

9

Akritopoulos, Michail. "Combustion modelling of dispersed two-phase flows, applied in circulating fluidised beds." Thesis, Imperial College London, 2005. http://ethos.bl.uk/OrderDetails.do?uin=uk.bl.ethos.414215.

Повний текст джерела

Стилі APA, Harvard, Vancouver, ISO та ін.

10

Overbrüggen, Timo van [Verfasser], Wolfgang [Akademischer Betreuer] Schröder, and Reinhold [Akademischer Betreuer] Kneer. "Experimental analysis of the two-phase flow field in internal combustion engines / Timo van Overbrüggen ; Wolfgang Schröder, Reinhold Kneer." Aachen : Universitätsbibliothek der RWTH Aachen, 2016. http://d-nb.info/1125911573/34.

Повний текст джерела

Стилі APA, Harvard, Vancouver, ISO та ін.

11

Overbrüggen, Timo van Verfasser], Wolfgang [Akademischer Betreuer] Schröder, and Reinhold [Akademischer Betreuer] [Kneer. "Experimental analysis of the two-phase flow field in internal combustion engines / Timo van Overbrüggen ; Wolfgang Schröder, Reinhold Kneer." Aachen : Universitätsbibliothek der RWTH Aachen, 2016. http://d-nb.info/1125911573/34.

Повний текст джерела

Стилі APA, Harvard, Vancouver, ISO та ін.

12

YAMAMOTO, Kazuhiro, та 和弘山本. "メタルハニカム内のディーゼル微粒子燃焼シミュレーション". 一般社団法人日本機械学会, 2008. http://hdl.handle.net/2237/19798.

Повний текст джерела

Стилі APA, Harvard, Vancouver, ISO та ін.

13

Mocquard, Clément. "Simulations aux grandes échelles de la postcombustion dans les moteurs d'avion de chasse." Electronic Thesis or Diss., Université de Toulouse (2023-....), 2024. http://www.theses.fr/2024TLSEP026.

Повний текст джерела

Стилі APA, Harvard, Vancouver, ISO та ін.

Анотація:

La postcombustion - aussi appelée réchauffe ou combustion étagée - se retrouve à la fois dans l'industrie des turbines à gaz et dans les moteurs d'avion. Ce travail se concentre sur la postcombustion dans les réacteurs d'avion. Dans les réacteurs, les chambres de postcombustion sont situées en aval des turbines basse pression. Les réchauffes de moteur d'avion ont une efficacité nettement inférieure à celle des chambre de combustion primaires car elles libèrent de la chaleur à basse pression dans le cycle de Brayton. Cependant, elles deviennent intéressantes lorsque la poussée à fournir à l'avion varie beaucoup pendant le vol et lorsqu'on essaie d'améliorer la poussée maximale. C'est le cas lors de vols à haute vitesse/supersoniques, de décollage sur une courte distance, ou lors de manœuvres tactiques. Pour répondre à de telles exigences, le réacteur doit être plus polyvalent et la poussée supplémentaire fournie par la postcombustion peut alors s'avérer utile. Alors que les avions supersoniques sont presque exclusivement utilisés à des fins militaires, il existe une exception: le Concorde qui avait besoin de la postcombustion pour s'assurer une poussée suffisante. Sur les avions modernes, les spécifications concernant l'efficacité globale du moteur, sa durée de vie, la poussée maximale, les émissions, etc. ont conduit à de plus en plus de contraintes sur la conception de l'arrière corp du réacteur. Les architectures et méthodes de conception développées au cours des dernières décennies ne sont plus capables de satisfaire les exigences actuelles et de nouveaux systèmes font l'objet d'investigations. Dans l'industrie, les ingénieurs se fient de nos jours à des outils numériques pour trouver les meilleures solutions à leurs problèmes. En particulier, pour la conception des systèmes de propulsion, les études de dynamique des fluides et de combustion, la Simulations aux Grandes Echelles (SGE), (qui était historiquement trop coûteuse pour être utilisée dans des processus de dimensionnement) est de plus en plus utilisées par les bureaux d'études industriels. En revanche, malgré l'augmentation de la puissance de calcul, les SGE de géométries 3D complexes à l'échelle réelle restent extrêmement coûteuses, et le travail réalisé lors de cette thèse vise à fournir des modèles permettant de trouver un bon compromis entre le coût et la précision des SGE. De plus, la plupart des efforts de recherche jusqu'à présent se sont portés sur la modélisation des phénomènes de combustion turbulente dans les chambres de combustion primaires, où un mélange air/carburant est brûlé à une température relativement basse. Dans un brûleur séquentiel, le carburant (kérosène) est injecté dans des gazs brûlés très chauds provenant de la chambre de combustion primaire, et les modèles habituellement utilisés pour les chambres primaires ne peuvent pas être utilisés tels quel pour calculer les réchauffes. Dans une première partie, un nouveau schéma de cinétique chimique en 2 étapes a été développé pour la combustion du kérosène aux conditions de la réchauffe. Ensuite, une extension du modèle de Flamme Épaissie est proposée afin de mieux reproduire les événements d'auto-allumage qui sont susceptibles de se produire en postcombustion. Une approche Euler-Lagrange a été utilisée pour modéliser l'injection, l'atomisation et l'évaporation du carburant liquide. Enfin, les modèles développés au cours de cette thèse sont utilisés pour simuler un banc d'essai expérimental à l'échelle réelle ainsi qu'une géométrie simplifiée représentative de la chambre de postcombustion du moteur M88 de Safran. Ces dernières simulations mettent en évidence la complexité de l'écoulement réactif à l'intérieur des réchauffes et l'utilité de la SGE pour la conception des moteurs d'avion avec postcombustion
Afterburners - also called reheat, augmentor or sequential burners - are found both in the gas turbine industry and aircraft engines. This work focuses on aircraft engines afterburners which are located downstream of the low-pressure turbines. Aircraft's afterburners have a significantly lower efficiency than the primary burners because they release heat at a lower pressure part of the Brayton cycle. However, they become attractive when the thrust to provide to the aircraft varies a lot during the flight, and when trying to improve maximum thrust. It is mainly the case for high-speed/supersonic flights, short distance take-off, or tactical maneuvers. To meet such requirements, the propulsion engine has to be more versatile, and the extra thrust provided by an afterburner can prove useful. While supersonic aircrafts are almost exclusively encountered in military applications, an exception was the supersonic Concorde commercial jet which needed an afterburner to meet its thrust requirements. On modern aircrafts, the specifications concerning the global engine efficiency, lifetime, maximum thrust, emissions etc. have led to more and more constraints on the augmentor design. The architectures and design methods which have been developed in the past decades are now unable to satisfy today's constraints and new designs are being investigated. In the industry, engineers nowadays rely on numerical tools to find the best solutions to their problems. In particular, for propulsion systems, unsteady fluid dynamic and combustion studies, Large Eddy Simulations (LES), which used to be prohibitively expensive in the past, is becoming increasingly used by industrial design offices. Despite the increase in computational power, LES of real-scale complex 3D geometries are still extremely expensive, and the present work aims at providing models allowing to find a good compromise between cost and accuracy of LES. Moreover, most of the research efforts so far focused mainly on the modelling of combustion phenomenon in primary combustion chambers, where a fuel/air mixture is burnt at relatively low temperature. In an afterburner, the fuel (kerosene) is injected in very hot burnt gas coming from the primary combustion chamber, and the models usually used from primary chambers can not be used directly to compute afterburners. In a first part, a new 2-step chemical scheme was developed for kerosene combustion at the conditions encountered in afterburners. Secondly, an extension of Thickened Flame model is proposed in order to better reproduce auto-ignition events which are likely to occur in afterburners. A Euler-Lagrange approach was used to model the liquid fuel injection, atomization, and evaporation. Then, the models developed during this thesis are used to compute a real scale lab experiment as well as a simplified geometry representative of the Safran M88 aircraft engine afterburner. Those last simulations highlight the complexity of the reactive flow inside afterburners and the usefulness of LES in the design of afterburning aircraft engines

14

Monmont, Franck. "Experimental and theoretical study of the two-phase flow inside a lean premixed prevaporised combustor." Thesis, Cranfield University, 1999. http://dspace.lib.cranfield.ac.uk/handle/1826/10576.

Повний текст джерела

Стилі APA, Harvard, Vancouver, ISO та ін.

Анотація:

A experimental study of the two-phase flow inside a lean premixed prevaporised combustor has been carried out in order to evaluate the capabilities of large eddy simulations applied to engineering applications. To this end, a existing LPP design was modified in order to simplify the injection mechanisms involved and gain a optimum optical access if the critical injection region. The liquid and the gas phase inside the LPP module are then characterised with the help of non-invasive laser techniques, namely PDA for the liquid phase, LDA for the airstream and PLIF for the vapour phase. Relevant information regarding droplet sizes, droplet velocity, airstream velocity and fuel placement have thus been collected. The measurements are then evaluated against flow solutions computed by a Eulerian-Lagrangian ite-volume solver. A hybrid RANS/LES modelling strategy has been adopted for the gas phase and the Lagrangian tracking procedure has been updated to predict the influence of the gas turbulence on the droplet dispersion, and the heat penetrating the droplet during its evaporation. This simulation is finally matched against ZD and 3D steady RANS solution in a attempt to demonstrate the superiority of the time dependent approach.

15

Gosset, Antoine. "Modélisation de la combustion de particules d'aluminium en milieu gazeux sous pression." Electronic Thesis or Diss., Université de Toulouse (2023-....), 2024. http://www.theses.fr/2024TLSEP004.

Повний текст джерела

Стилі APA, Harvard, Vancouver, ISO та ін.

Анотація:

Suite à la détonation d’un explosif sous-oxygéné, des produits de détonations sont dispersés dans l’air, réagissent avec l’air ambiant et produisent une boule de feu. Cette phase est qualifiée de post-combustion, et joue un rôle majeur dans le dégagement d’énergie de l’explosif. Parmi les produits de détonation, l’aluminium se distingue par sa haute densité énergétique. Cependant, par la riche diversité de phénomènes physiques entrant en jeu dans la combustion de l’aluminium, mais aussi par les conditions physiques extrêmes dans lesquelles se déroulent la post-combustion, des mesures expérimentales sont difficiles à extraire. Il est donc nécessaire, dans le but d’alimenter de manière quantitative les codes de dynamiques rapides, d’avoir recours à des études numériques. C’est dans ce cadre que se situe cette thèse, faisant suite aux travaux de S.Courtiaud sur la post-combustion et de J.Suarez sur la modélisation de l’aluminium. Cette thèse se focalise dans un premier temps sur l’implémentation d’un schéma numérique robuste HLLC, avec reconstruction MUSCL, dans le code de CFD spécialisé en combustion AVBP mis en place par le CERFACS. Ceci a pour but de résoudre des problèmes de robustesse des calculs en présence de forts gradients de pression et de température. Ce schéma numérique a démontré l’intérêt de son utilisation en permettant de retrouver des résultats similaires à un schéma centré du second ordre, mais avec un gain de temps considérable grâce à une simplification de l’initialisation d’une flamme 1D prémélangée d’aluminium. D’autre part, une autre approche de la combustion de l’aluminium est proposée, en lien avec des études expérimentales faites au laboratoire ICARE d’Orléans, où l’on considère désormais un point de vue global basé sur un temps caractéristique de combustion. Cette modélisation est validé d’une part par une comparaison avec un modèle contenant une chimie détaillée de la combustion de l’aluminium, sur la configuration de la flamme 1D prémélangée. Par ailleurs, ce modèle est également validé par une étude paramétrique de la flamme 1D, révélant des vitesses de flammes laminaires et une température des gaz brulés proches des résultats de la littérature. De plus, ce modèle est testé dans des conditions de combustion à volume constant, présentant des tendances similaires d’évolution de pression à ceux disponible dans la littérature sur la sévérité des explosions de poussières. Enfin, des pistes de compréhension de l’influence de la polydispersion des diamètres de particules sur la vitesse de flamme laminaire sont proposées grâce à ce modèle. La conclusion de ces travaux consiste en la réalisation d’un calcul de post-détonation d’explosifs aluminisés par le schéma robuste et incluant le modèle de combustion d’aluminium développé. Ce calcul a pour objectif d’être démonstrateur des capacités actuelles de modélisation et de donner un premier aperçu de l’influence de la combustion de l’aluminium, permettant ainsi aux futurs travaux de commencer au cœur de la problématique. Par ailleurs, dans le contexte climatique actuel, l’intérêt que présente les combustibles métalliques comme vecteur d’énergie bas-carbone introduit un autre objectif à cette thèse, qui est d’asseoir les connaissances acquises sur la combustion de l’aluminium afin de proposer des modèles efficaces permettant d’envisager l’aluminium, et plus généralement les métaux, comme des combustibles fiables et maitrisés pour une transition énergétique nécessaire
Following detonation of an under-oxygenated explosive, detonation products are dispersed in the air, reacting with the surrounding air to produce a fireball. This phase is known as afterburning, and plays a major role in the release of energy from the explosive. Among detonation products, aluminum stands out for its high energy density. However, the rich diversity of physical phenomena involved in aluminum combustion, as well as the extreme physical conditions under which afterburning takes place, make experimental measurements difficult to extract. Numerical studies are therefore necessary to provide quantitative input to fast hydrodynamics codes. This thesis follows on from the work of S. Courtiaud on afterburning and J. Suarez on aluminum modeling. This thesis focuses initially on the implementation of a robust HLLC numerical scheme, with MUSCL reconstruction, in the combustion CFD code AVBP set up by CERFACS. The aim is to solve robustness problems in the presence of strong pressure and temperature gradients. This numerical scheme has proved its worth, giving results similar to a centered second-order scheme, but with considerable time savings thanks to a simplified initialization of a premixed 1D aluminum flame. On the other hand, another approach to aluminum combustion is proposed, linked to experimental studies carried out at the ICARE laboratory in Orléans, where we now consider a global point of view based on a characteristic combustion time. This model is validated on the one hand by a comparison with a model containing a detailed chemistry of aluminum combustion, on the premixed 1D flame configuration.This model is also validated by a parametric study of the 1D flame, revealing laminar flame velocities and burnt gas temperatures close to the literature results. In addition, the model is tested under constant-volume combustion conditions, showing similar pressure trends to those available in the literature on the severity of dust explosions. Finally, the model is used to suggest ways of understanding the influence of particle diameter polydispersion on laminar flame velocity. The work concludes with a post-detonation calculation of aluminized explosives using the robust scheme and including the aluminum combustion model developed. The aim of this calculation is to demonstrate current modeling capabilities and provide a first insight into the influence of aluminum combustion on post-detonation, enabling future work to get to the heart of the matter. Furthermore, in the current climate context, the interest of metallic fuels as a low-carbon energy vector introduces another objective to this thesis, which is to build on the knowledge acquired on aluminum combustion in order to propose efficient models that will enable us to consider aluminum, and more generally metals, as reliable and controlled fuels for a necessary energy transition

16

Emre, Oguz. "Modeling of spray polydispersion with two-way turbulent interactions for high pressure direct injection in engines." Thesis, Châtenay-Malabry, Ecole centrale de Paris, 2014. http://www.theses.fr/2014ECAP0029/document.

Повний текст джерела

Стилі APA, Harvard, Vancouver, ISO та ін.

Анотація:

La simulation des écoulements diphasiques rencontrés dans les moteurs à combustion interne (MCI) est de grande importance pour la prédiction de la performance des moteurs et des émissions polluantes. L’injection directe du carburant liquide à l’intérieur de la chambre de combustion génère loin de l’injecteur un brouillard de gouttes polydisperses, communément appelé spray. Du point de vue de la modélisation, l’émergence des méthodes Eulériennes pour la description du spray est considérée prometteuse par la communauté scientifique. De plus, la prise en compte de la distribution en taille des gouttes par les approches Eulériennes, de manière peu coûteuse en temps de calcul, n’est plus considérée comme un verrou depuis le développement de la méthode Eulerian Multi Size Moment (EMSM). Afin d’envisager la simulation de configurations réalistes de MCI, ce travail de thèse propose de modéliser les interactions turbulentes two-way entre le spray polydisperse évaporant et la phase gazeuse environnante par la méthode EMSM. Dans le contexte du formalisme Arbitrary Lagrangian Eulerian (ALE) dédiée au traitement du maillage mobile, les termes sources présents dans le modèle diphasique sont traités séparément des autres contributions. Le système d’équations est fermé à l’aide d’une technique de reconstruction par maximisation d’entropie (ME), originellement introduite pour EMSM. Une nouvelle stratégie de résolution a été développée pour garantir la stabilité numérique aux échelles de temps très rapides introduites par les transferts de masse, quantité de mouvement et énergie, tout en respectant la condition de réalisabilité associée à la préservation de l’espace des moments d’ordre ´élevé. A l’aide des simulations académiques, la stabilité et la précision de la méthode ont été étudiées aussi bien pour des lois d’évaporation constantes que dépendantes du temps. Tous ces développements ont été intégrés dans le code industriel IFP-C3D dédié aux écoulements compressibles et réactifs. Dans le contexte de la simulation en 2-D de l’injection directe, les résultats se sont avérés très encourageants comme en témoignent les comparaisons qualitatives et quantitatives de la méthode Eulerienne à la simulation Lagrangienne de référence des gouttes. De plus, les simulations en 3-D effectuées dans une configuration typique de chambre de combustion et des conditions d’injection réalistes ont donné lieu à des résultats qualitativement très satisfaisants. Afin de prendre en compte la modélisation de la turbulence, une extension moyennée, au sens de Reynolds, des équations du modèle diphasique two-way est dérivée, un soin particulier étant apporté aux fermetures des corrélations turbulentes. La répartition de l’énergie dans le spray ainsi que les interactions turbulentes entre les phases ont été étudiées dans des cas tests homogènes. Ces derniers donnent un aperçu intéressant sur la physique sous-jacente dans les MCI. Cette nouvelle approche RANS diphasique est maintenant prête à être employée pour les simulations d’application de MCI
The ability to simulate two-phase flows is of crucial importance for the prediction of internal combustion engine (ICE) performance and pollutant emissions. The direct injection of the liquid fuel inside the combustion chamber generates a cloud of polydisperse droplets, called spray, far downstream of the injector. From the modeling point of view, the emergence of Eulerian techniques for the spray description is considered promising by the scientific community. Moreover, the bottleneck issue for Eulerian methods of capturing the droplet size distribution with a reasonable computational cost, has been successfully tackled through the development of Eulerian Multi Size Moment (EMSM) method. Towards realistic ICE applications, the present PhD work addresses the modeling of two-way turbulent interactions between the polydisperse spray and its surrounding gas-phase through EMSM method. Following to the moving mesh formalism ArbitraryLagrangian Eulerian (ALE), the source terms arising in the two-phase model have been treated separately from other contributions. The equation system is closed through the maximum entropy (ME) reconstruction technique originally introduced for EMSM. A new resolution strategy is developed in order to guarantee the numerical stability under veryfast time scales related to mass, momentum and energy transfers, while preserving the realizability condition associated to the set of high order moments. From the academic point of view, both the accuracy and the stability have been deeply investigated under both constant and time dependent evaporation laws. All these developments have beenintegrated in the industrial software IFP-C3D dedicated to compressible reactive flows. In the context of 2-D injection simulations, very encouraging quantitative and qualitative results have been obtained as compared to the reference Lagrangian simulation of droplets. Moreover, simulations conducted under a typical 3-D configuration of a combustion chamber and realistic injection conditions have given rise to fruitful achievements. Within the framework of industrial turbulence modeling, a Reynolds averaged (RA) extension of the two-way coupling equations is derived, providing appropriate closures for turbulent correlations. The correct energy partitions inside the spray and turbulent interactions between phases have been demonstrated through homogeneous test-cases. The latter cases gave also some significant insights on underlying physics in ICE. This new RA approach is now ready for ICE application simulations

17

Vicentini, Maxime. "Mise en évidence expérimentale et modélisation des régimes de combustion diphasique présents dans les foyers aéronautiques." Thesis, Toulouse, ISAE, 2016. http://www.theses.fr/2016ESAE0011/document.

Повний текст джерела

Стилі APA, Harvard, Vancouver, ISO та ін.

Анотація:

De nos jours, la combustion d'hydrocarbures est largement répandue dans de nombreuses applications, notamment la propulsion aéronautique. Toutefois, les turbomachines produisent des niveaux d'émissions d'espèces polluantes qui ne sont plus acceptés. C'est pourquoi, la compréhension des phénomènes physiques mis en jeu dans les chambres de combustion est essentielle pour aider au développement de moteurs plus propres. Dans de tels foyers, le carburant est injecté sous la forme d'un brouillard de gouttes, ce qui génère de fortes interactions avec l'écoulement d'air turbulent et la flamme. L'objectif de cette thèse est de contribuer au développement de modèles en combustion diphasique en vue d'améliorer la capacité prédictive des outils de simulation numérique. Pour cela, un nouveau moyen d'essais dédié à l'étude des flammes diphasiques turbulentes a été conçu et une base de données expérimentales a été constituée (conditions inertes et réactives). Des visualisations simultanées de la diffusion de Mie des gouttes et du taux de dégagement de chaleur ont permis de mettre en évidence une structure de flamme complexe ainsi que l'existence de différents régimes de combustion. Un autre point important de ce travail a été d'analyser statistiquement la distribution spatiale de gouttes en conditions réactives à l'aide d'une méthode de mesure originale. Cette analyse a permis de quantifier les distances inter-gouttes (plus proches voisines) en différents points de l'écoulement et d'estimer les erreurs liées au traitement des données via une approche numérique. En outre, il apparaît que la distribution spatiale des gouttes s'apparente à une loi aléatoire uniforme alors que les modèles de combustion de gouttes s'appuient souvent sur une loi régulière
Nowadays, combustion of hydrocarbons is widespread in many engineering applications, including aeronautical propulsion. However, gas turbines produce pollutant emission levels that are no longer accepted. Therefore, understanding physical phenomena involved in combustion chambers is a major issue to help to the development of more eco-friendly engines. In aero-engine combustors, fuel is injected as a spray of droplets which generates a strong interaction with the turbulent air flow and the flame. This thesis aims at contributing to the development of two-phase combustion models to improve the predictive ability of numerical simulation tools. To do so, a new test setup dedicated to the study of two-phase turbulent flames has been designed and an experimental database has been built (non-reactive and reactive conditions). Simultaneous visualizations of Mie scattering droplets and heat release rate have highlighted a complex flame structure and the existence of different spray combustion regimes. Another important point of this work was to perform a statistical analysis of the spatial distribution of droplets under reactive conditions using an original measurement method. This analysis permitted to measure the inter-droplet distances (nearest neighbor) in different points of the flow and to assess the errors related to the processing of data through a numerical approach. It further appears that the spatial distribution of droplets is similar to an uniform random law while droplet combustion models are often based on a regular law

18

Cessou, Armelle. "Stabilisation de la combustion diphasique turbulente au-dessus d'un injecteur coaxial méthanol/air." Rouen, 1994. http://www.theses.fr/1994ROUES039.

Повний текст джерела

Стилі APA, Harvard, Vancouver, ISO та ін.

Анотація:

La stabilisation de la combustion diphasique en aval d'un injecteur méthanol/air a été étudiée. L'interférométrie phase Doppler a fourni les champs de vitesse des gouttes analysées par classe de taille. Des images bidimensionnelles des zones de réaction ont été réalisées par fluorescence induite par laser du radical OH. Les niveaux de gris de ces images ont été étalonnées en concentration absolue de OH, et la position de la stabilisation de la flamme a été mesurée. La stabilisation des flammes turbulentes non-prémélangées peut être modélisée à partir du mélange turbulent à grande échelle. La comparaison des champs de vitesse dans le spray et des localisations de la stabilisation de la flamme a montré que ce résultat peut être étendu à la combustion diphasique. L'analyse des fluctuations de vitesse des gouttes en fonction de leur nombre de Stokes a montré le comportement dynamique bimodal du spray dans la zone où la flamme se stabilise. Ne considérant que le fluide à faible nombre de Stokes, la combustion a été analysée dans le référentiel de la fraction de mélange. L'accent a été mis sur le régime dit de vaporisation où les flammes se stabilisent selon deux zones réactives nettement séparées. Deux limites à ce régime apparaissent, une limite inférieure due à la mauvaise qualité de l'atomisation et une limite supérieure dynamique quand le temps de mélange à grande échelle devient trop rapide. La comparaison aux résultats expérimentaux montre que cette analyse décrit correctement le phénomène de stabilisation

19

Duchaine, Patrick. "Experimental analysis of the dynamics of gaseous and two-phase counterflow flames submitted to upstream modulations." Phd thesis, Ecole Centrale Paris, 2010. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00545418.

Повний текст джерела

Стилі APA, Harvard, Vancouver, ISO та ін.

Анотація:

Modern combustion systems benefit from constant technological advanceswhich aim at reducing the emissions of chemical pollutants and at wideningregimes of stable operation. Further progress in the combustion field requiresa better understanding and modelling of the combustion dynamics. In thesesystems, the combustible is often injected as a liquid polydisperse spray. Experimentaldata are thus required to validate simulation tools in configurationswith flames interacting with controlled structures in multi-phase flows.This thesis aims at studying some of these fundamental interactions in wellcontrolledlaminar flows submitted to upstream modulations. Two experimentalconfigurations are investigated comprising counterflow flames and free inertjets, fed with gaseous or liquid combustibles. The flows may be submittedto upstream velocity modulations to reproduce effects of unsteadiness. Dependingon the pulsation frequency, vortices of controlled sizes are shed fromthe burner lips and convected with the flow, while interacting with the sprayand the flame.In the first part of this thesis, the dynamics of a premixed stretched flameis analysed in a stagnation flow. The study focuses on determining the flowand flame structures under upstream modulations, and principally on studyingthe dynamics of flame/vortex interactions. Different responses of the flameare identified and analysed relative to the size of the vortex ring generated atthe burner outlet. Two propagation modes for the velocity perturbations areidentified, corresponding to a bulk oscillation of the entire reaction zone orto a flame perturbed only at its periphery. This leads to a discussion on thechoice of velocity boundary conditions to conduct 1D simulations of theseconfigurations. Comparisons between simulations and measurements of thevelocity field illustrate these conclusions. Flame transfer functions betweenheat release rate and velocity perturbations imposed at the burner outlet areestablished for different flow conditions. These measurements relying on localand global chemiluminescence of the flame show again a distinct behaviourof the emission originating from the flame region close to the burner axis andthe whole flame. Mechanisms of sound production by partially and perfectlypremixed flames are also identified and analysed relative to flame/vortex interactions.In the second part, the dynamics of a spray convected by a free inert jet or impinginga diffusion flame submitted to velocity modulations is analysed. Theoriginality of this work consists in characterizing the flow and spray dynamicsusing a set of advanced diagnostics. Phase-conditioned images at different instantsin the modulation cycle are used to analyse the interactions between thegaseous phase and the spray. The spatial distribution of combustible vapourand liquid phases is determined using Laser Induced Exciplex Fluorescence(LIEF). Velocities and sizes distribution of droplets from the spray are determinedlocally by Phase Doppler Anemometry (PDA) and in a plane by InterferometricParticle Imaging (IPI). Laser Doppler Velocimetry (LDV) andParticle Image Velocimetry (PIV) are also used to determine the response ofgaseous phase. These phase-conditioned analysis highlight some interactionsbetween the gaseous and liquid phases and constitute an interesting databasefor detailed simulation of these two-phase flows.

20

Linassier, Guillaume. "Étude expérimentale et numérique de l’allumage des turboréacteurs en conditions de haute altitude." Thesis, Toulouse, ISAE, 2012. http://www.theses.fr/2012ESAE0013/document.

Повний текст джерела

Стилі APA, Harvard, Vancouver, ISO та ін.

Анотація:

Le développement et la certification de systèmes propulsifs aéronautiques nécessitent une phase d'essais sur banc moteur. Ces essais permettent entre autres de caractériser les limites d'allumage des foyers de combustion de turbomachines, mais sont extrêmement coûteux et générateurs de délais pour l'industriel. Afin de limiter leur recours, il est nécessaire de développer des méthodes permettant de prévoir de la façon la plus fiable possible les performances d'allumage d'un prototype de chambre de combustion, et ce aussi bien pour des conditions de décollage au niveau de la mer que pour le cas critique de la haute altitude.L'objectif de cette thèse est de contribuer au développement et à la validation d’outils numériques pour la prévision de l'allumage des foyers de combustion à partir de données expérimentales obtenues sur le banc MERCATO de l’ONERA. Ces travaux ont été conduits en étroite coopération avec TURBOMECA. Des améliorations ont été apportées à un modèle permettant de simuler l'allumage d'un brouillard de carburant suite à un dépôt d'énergie par bougie à arc électrique. Ce modèle a été couplé à un code de calcul multiphysique (code CEDRE) afin d'établir des cartographies d'allumage à partir d'un champ aérodiphasique moyenné, mais également de simuler la phase de propagation de la flamme à l’ensemble du foyer par approche RANS pseudo-stationnaire. Afin de valider ces deux approches, une caractérisation expérimentale d'une maquette de chambre mono-secteur a été réalisée sur le banc d'essai MERCATO. Ces essais ont permis de constituer une banque de données très fournie pour différents cas tests. La comparaison de la cartographie d’allumage expérimentale à celle fournie par la simulation numérique donne des résultats très satisfaisants et encourageants en vue d’une application à un foyer réel de turbomachine. En parallèle, des résultats très prometteurs ont été obtenus sur une nouvelle maquette de chambre de combustion trisecteur,dérivée d'un foyer industriel, permettant de comparer ses limites d’allumage à celles obtenues sur la chambre réelle. Cette configuration fera l’objet par la suite d’une étude détaillée de la propagation de la flamme intersecteurs, impossible à réaliser sur la géométrie d'un foyer annulaire complet
Design of aircraft engines requires tests on engine benches. These tests allow characterizing combustor ignition limits, but are extremely expensive and time consuming. In order to limit their number, it is necessary to develop alternative methods enabling to predict the ignition performances of a combustor prototype, for both ground conditions and high altitude conditions, the latter being particularly critical.The purpose of this thesis is to contribute to the development and validation of numerical tools enabling to predict ignition performances of combustor. Validation will be possible using an experimental data base obtained on the MERCATO test bench, at ONERA. This work results from a close cooperation with TURBOMECA. A numerical model, previously developed to predict the ignition of fuel spray following a spark discharge, has been improved. This model has been combined to a multiphysics CFD code (CEDRE) in orderto build ignition map from a mean two-phase flow field, and also to compute the flame propagation stage using RANS approach. In order to validate both methods, experimental characterization of a one-sectorcombustor has been performed on the MERCATO test rig. A complete data base for validation of CFD code isnow available. Comparison of experimental and numerical ignition mapping showed good agreements for the different tests cases, and seems encouraging for an application on an industrial combustor. In the same time,promising results have been obtained with a new experimental three-sector combustor. Its geometry is basedon an industrial combustor, allowing a comparison of ignition performances between the simplified and the industrial combustors

21

Belerrajoul, Mohamed. "Modélisation multi-échelle de la combustion d'un nuage de particules." Thesis, Toulouse, INPT, 2019. http://www.theses.fr/2019INPT0014/document.

Повний текст джерела

Стилі APA, Harvard, Vancouver, ISO та ін.

Анотація:

La présence de fines particules de matières oxydables est rencontrée dans de nombreuses situations industrielles. Le risque d'explosion de poussières présente une menace constante pour les industries de transformation qui fabriquent, utilisent ou manipulent des poudres ou despoussières de matières combustibles. Dans le secteur nucléaire, les scénarios envisagés traitent,en particulier, le risque d'explosion de poussières de graphite liées aux opérations dedémantèlement des réacteurs Uranium Naturel Graphite Gaz. La problématique considérée, dans le cadre de ce travail de thèse, est celle de la combustion d'un mélange dilué gaz-particules.L'objectif de cette thèse est de développer un modèle Euler-Lagrange macroscopique permettantde prédire la vitesse laminaire de flamme qui est une des données essentielles pour les modèlesde vitesse de flamme turbulente utilisés dans l'évaluation des risques d'explosion de poussières.Dans un premier temps, les équations macroscopiques de transferts massique et thermique sont dérivées à partir de la méthode de prise de moyenne volumique. L'intérêt de l'approche utilisée ici est de proposer des problèmes de fermeture permettant d'estimer les coefficients de transfertseffectifs, tels que les coefficients d'échanges thermiques et le coefficient effectif de la réactionhétérogène. Dans un deuxième temps, des simulations Euler-Lagrange sont utilisées pourdéterminer la vitesse de flamme laminaire diphasique plane en fonction des caractéristiques du mélange gazeux et des poussières de graphite. Le modèle proposé dans ce travail est comparé au modèle Euler-Lagrange classique basé sur la résolution du problème de couche limite pourune particule isolée en milieu infini. Cette étude montre que les effets du taux de dilution et deséchanges indirects entre les particules ne sont pas systématiquement négligeables dans leséchanges macroscopiques entre les deux phases. D'autre part, la présente étude laisse entrevoir la potentialité de l'approche proposée pour les simulations détaillées de l'écoulement diphasique
The presence of fine particles of oxidizable materials is encountered in many industrial situations.The risk of dust explosion presents a constant threat in transformation industries that manufacture,use or manipulate powders or combustible materials dusts. In nuclear safety analysis, one of themain scenarios is the risk of graphite dust explosion that may occur during decommissioningoperations of Uranium Natural Graphite Gas reactors. The issue considered in this thesis isrelated to combustion of a dilute gas-particle mixture. This work aims at developing a macroscopicEuler-Lagrange model for predicting laminar flame velocity, which is one of the essential data forturbulent flame velocity models used to evaluate the risk of dust explosion. First, the macroscopicheat and mass transfer equations are derived using the volume averaging method. The majorinterest of the proposed approach is to provide closure problems that allow to estimate theeffective transport coefficients, such as heat exchange coefficients and the effective coefficient ofthe heterogeneous reaction. Second, Euler-Lagrange simulations are used to determine the planetwo-phase laminar flame velocity as a function of gas mixture and graphite dust characteristics.The proposed model is compared to the classical Euler-Lagrange model based on the resolutionof the boundary layer problem in the vicinity of an isolated particle in infinite medium. Results showthat the dilution rate and the indirect particle-particle exchanges are not systematically negligible inthe macroscopic exchanges between the two-phases. On the other hand, this study suggests thepotentiality of the proposed approach for detailed simulations of two-phase flow

22

Sporschill, Gustave. "Numerical approach of a hybrid rocket engine behaviour : Modelling the liquid oxidizer injection using a Lagrangian solver." Thesis, KTH, Mekanik, 2017. http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:kth:diva-217231.

Повний текст джерела

Стилі APA, Harvard, Vancouver, ISO та ін.

Анотація:

To access and operate in space, a wide range of propulsion systems has been developed, from high-thrust chemical propulsion to low-thrust electrical propulsion, and new kind of systems are considered, such as solar sails and nuclear propulsion. Recently, interest in hybrid rocket engines has been renewed due to their attractive features (safe, cheap, flexible) and they are now investigated and developed by research laboratories such as ONERA.This master’s thesis work is in line with their development at ONERA and aims at finding a methodology to study numerically the liquid oxidizer injection using a Lagrangian solver for the liquid phase. For this reason, it first introduces a model for liquid atomiser developed for aeronautical applications, the FIMUR model, and then focuses on its application to a hybrid rocket engine configuration.The FIMUR model and the Sparte solver have proven to work fine with high mass flow rates on coarse grids. The rocket engine simulations have pointed out the need of an initialisation of the flow field. The methodology study has proven that starting with a reduced liquid mass flow rate is preferable to a simulation with a reduced relaxation between the coupled solvers. The former could not be brought to conclusion due to lack of time but gives an encouraging path to further investigate.

23

Martinez, Lionel. "Simulation aux grandes échelles de l'injection de carburant liquide dans les moteurs à combustion interne." Thesis, Toulouse, INPT, 2009. http://www.theses.fr/2009INPT040H/document.

Повний текст джерела

Стилі APA, Harvard, Vancouver, ISO та ін.

Анотація:

Les objectifs ambitieux, fixés aux acteurs du secteur automobile par les pouvoirs publics, en matière d'émission de polluants et de gaz à effet de serre rendent aujourd'hui indispensable une compréhension plus fine de la combustion dans les moteurs. La simulation 3D aux grandes échelles (LES) représente une voie prometteuse pour répondre à ces enjeux. Elle permet l'étude de phénomènes transitoires complexes inaccessibles avec des moyens expérimentaux ou des méthodes de calculs traditionnelles de type RANS. Ce travail de thèse est une première étape vers la simulation LES de l'injection de carburant liquide dans les moteurs à piston. Il a consisté à adapter le code de calcul aux particularités physiques de l'injection directe, technologie qui se généralise actuellement à tous les types de moteurs à piston. Dans un premier temps, et afin de s'affranchir du calcul 3D complexe en sortie d'injecteur, une méthodologie originale, consistant à initier le calcul en aval de l'injecteur, est proposée et validée sur différents cas. Pour la simulation 3D, l'approche Eulérienne mésoscopique, à laquelle est ajouté un modèle d'interaction particules-particules, est utilisée pour simuler le spray. Les simulations ont été premièrement validées par comparaison expérimentale dans des conditions proches de l'injection Diesel. De plus, une étude sur la dynamique du spray a permis de mieux comprendre son évolution et de dégager des points communs avec un jet de gaz turbulent. Des simulations complémentaires ont également montré la prédictivité de la LES sur des injections Diesel réalistes. Enfin, un premier calcul moteur à injection directe a été réalisé et a permis de valider les développements réalisés dans le cadre de cette thèse
Car manufacturers are facing increasingly severe regulations on pollutant emissions and fuel consumption. To respect these regulations, a better understanding of combustion processes is needed. Large Eddy Simulation (LES) is becoming a promising tool for such issues as it allows the study of complex unsteady phenomena which can not be analysed with RANS simulations or experiments. The present work is a step towards the LES of liquid injection in piston engines. The numerical code has been adapted to the specifications of Direct Injection which is more and more used in industry. Firstly, in order to avoid the difficulties linked to the 3D simulation of cavitation, primary break-up and turbulence in the near-nozzle region, an original methodology, based on an injector model, has been proposed. The idea is to initiate the spray physics downstream to the injector exit. Then LES 3D simulations of spray have been conducted using the Eulerian Mesoscopic approach extended to dense dispersed sprays by the addition of a particle-particle interactions model. The simulation results have been validated by comparison with experimental data in Diesel conditions with a low injection pressure. Furthermore a study on the spray dynamics has permitted to better understand its development and to find similarities with a turbulent gaseous jet. Additional simulations on realistic Diesel injection conditions have shown the good predictivity of LES in such cases. Finally, a first simulation of a Direct Injection Engine has been been carried out to assess the developments achieved in this work

24

Pelletier, Milan. "Diffuse interface models and adapted numerical schemes for the simulation of subcritical to supercritical flows." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2019. http://www.theses.fr/2019SACLC059/document.

Повний текст джерела

Стилі APA, Harvard, Vancouver, ISO та ін.

Анотація:

Au cours de l’utilisation de certains systèmes propulsifs, tels que les moteurs fusées cryotechniques ou les moteurs Diesel, le point de fonctionnement peut varier sur une large plage de pressions. Ces variations de pression peuvent conduire à un changement de régime thermodynamique si la pression critique du fluide est franchie, l’injection initialement diphasique devenant alors transcritique. Ce changement modifie la topologie de l’écoulement, ainsi que la dynamique du mélange, ce qui impacte le comportement de la flamme. L’objectif de cette thèse est de développer une méthodologie originale capable de traiter au sein du même solveur des écoulements sous-critiques ainsi que supercritiques. Pour cela, une extension du solveur AVBP-RG aux écoulements diphasiques sous-critiques est proposée, basée sur des modèles d’interface diffuse. Les développements nécessaires à l’intégration de ces modèles dans le cadre du solveur aux éléments finis sont effectués. Des simulations numériques multidimensionnelles sont ensuite proposées de manière à confronter le modèle à des données exprérimentales, vis-à-vis desquelles un bon accord est observé. Cesrésultats offrent des perspectives encourageantes vers de futures améliorations du modèle et des applications à des configurations industrielles complexes
In various industrial combustion devices, such as liquid rocket engines at ignition or Diesel engines during the compression stage, the operating point varies over a wide range of pressures. These pressure variations can lead to a change of thermodynamic regime when the critical pressure is exceeded, switching from two-phase injection to transcritical injection. This change modifies the topology of the flow and the mixing, thereby impacting the flame dynamics. The objective of the present Ph.D thesis is to develop an original methodology able to address both subcritical and supercritical flows within the same solver. To achieve this, an extension of the real gas solver AVBP-RG to subcritical two-phase flows is provided, based on diffuse interface models. The required developments for the integration of such models into the finite-element framework of the solver are provided. Multidimensional numerical simulations are led in order to confront the model with experimental data, with which good agreement is observed. These results offer encouraging perspectives regarding further enhancements of the model and applications to complex industrial cases

25

Le, Touze Clément. "Couplage entre modèles diphasiques à « phases séparées » et à « phase dispersée » pour la simulation de l’atomisation primaire en combustion cryotechnique." Thesis, Nice, 2015. http://www.theses.fr/2015NICE4088/document.

Повний текст джерела

Стилі APA, Harvard, Vancouver, ISO та ін.

Анотація:

Les écoulements diphasiques jouent un rôle prépondérant dans les moteurs-fusées à ergols liquides cryogéniques, équipant par exemple les lanceurs de la famille Ariane. L'étude expérimentale de tels engins propulsifs étant complexe et onéreuse, disposer d'outils numériques à même de simuler fidèlement leur fonctionnement se révèle être un objectif aussi important qu'ambitieux. La difficulté majeure réside dans le caractère fortement multi-échelles du problème, si bien qu’aucune approche numérique existante n'est capable à elle seule de décrire parfaitement l'ensemble des échelles liquides. Partant de ce constat, les travaux présentés dans cette thèse visent à mettre en place une stratégie de couplage entre des modèles bien adaptés aux différentes topologies d'écoulement diphasique, et ce dans le cadre de la plateforme logicielle multi-physique CEDRE développée par l'ONERA. La démarche adoptée consiste précisément à coupler un modèle à interface diffuse de type ``4 équations'' pour les zones à phases séparées, et un modèle cinétique eulérien pour la phase dispersée, rendant ainsi possible la description de l’atomisation primaire. Par ailleurs, les conditions sévères qui règnent dans les moteurs cryotechniques, où de forts gradients de température, vitesse et densité sont rencontrés, mettent à l'épreuve la robustesse des méthodes numériques. Une nouvelle méthode MUSCL multipente pour maillages non structurés généraux a ainsi été développée, permettant d’améliorer la robustesse et la précision des schémas de discrétisation spatiale. L’ensemble de la stratégie de couplage est finalement appliquée à la simulation du banc Mascotte de l'ONERA pour la combustion cryotechnique
Two-phase flows play a significant role for the proper functioning of cryogenic liquid-propellant rocketengines, such as those that equip the launchers of the Ariane family. Since the experimental investigationof such propulsion devices is complex and expensive, developing numerical tools able to accuratelysimulate their functioning, is a crucial but nonetheless ambitious objective. The major difficulty is due tothe multiscale nature of the problem, as a result of which there is currently no numerical approach ableto perfectly describe all the liquid scales on its own. Based on this observation the work presented in thisthesis aims at setting up a coupling strategy between models well-adapted to each two-phase flowtopology, in the framework of the ONERA’s multiphysics CEDRE software. The approach adoptedprecisely consists in coupling a 4-equation diffuse interface model for the separated phases and aeulerian kinetic model for the dispersed phase, thus making it possible to describe primary atomization.Besides, the harsh conditions within cryogenic rocket engines, where large temperature, velocity anddensity gradients are encountered, severely challenge the robustness of numerical methods. A newmultislope MUSCL method for general unstructured meshes is thus developed in order to improve therobustness and accuracy of space discretization schemes. The whole coupling strategy is finally appliedto the numerical simulation of the ONERA’s Mascotte test bench for cryogenic combustion research

26

Berat, Claude. "Contributions a la mise au point d'un programme de simulation numerique d'un four a charbon pulverise." Paris, ENMP, 1987. http://www.theses.fr/1987ENMP0039.

Повний текст джерела

Стилі APA, Harvard, Vancouver, ISO та ін.

27

Roux, Anthony. "Simulation aux Grandes Echelles d'un statoréacteur." Thesis, Toulouse, INPT, 2009. http://www.theses.fr/2009INPT025H/document.

Повний текст джерела

Стилі APA, Harvard, Vancouver, ISO та ін.

Анотація:

La conception d'un statoréacteur bénificie aujourd'hui des progrès divers des outils numériques permettant par la même occasion d'alléger les différentes étapes préliminaires de tests en géométrie réelle nécessaires au développement de telle configuration. L'objectif de cette thèse est de développer une méthodologie s'appuyant sur la Simulation aux Grandes Echelles (SGE) afin de contribuer à la validation de ce nouvel outil numérique pour la simulation de statoréacteur et ainsi de contribuer à la compréhension des phénomènes mis en jeu dans ces chambres de combustion. L'outil numérique est tout d'abord adapté pour la simulation des écoulements réactifs fortement turbulents avec un accent mis sur la gestion des chocs avec des schémas centrés et la discrétisation de la convection pour la simulation Eulérienne de la phase dispersée. La configuration cible est le "Statoréacteur de Recherche'' étudié expérimentalement par l'ONERA. Sa simulation est réalisée de manière graduelle. Tout d'abord, il est montré que la simulation de la totalité de la configuration, y compris les diffuseurs d'entrée où se positionne un réseau de choc, est essentielle afin de considérer une géométrie acoustiquement close pour reproduire correctement les modes d'oscillation du statoréacteur. La pertinence du schéma cinétique est aussi étudiée et il est montré l'importance de bien reproduire l'évolution de la vitesse de flamme adiabatique pour une plage de richesse grande, en raison du régime de combustion partiellement prémélangé. Finalement, trois cas à richesse différente sont simulés et un excellent accord est trouvé avec l'expérience. La phénoménologie et les mécanismes pilotant la combustion sont alors étudiés pour ces trois cas
Design of ramjets benefits today from the progress of numerical tools which relieve the various test stages of real engines that remain necessary for the development of such a kind of configuration. The objective of this dissertation is to develop a methodology based on the Large Eddy Simulation (LES) to contribute to the validation of this new type of advanced numerical tool for the simulation of ramjets and improve the understanding of combustion in these devices. The numerical tool is first adapted for the simulation of highly turbulent reacting flows with emphases on the management of shocks with centered schemes and the discretization of convection for the Eulerian simulation of the dispersed phase. The target configuration is the “Research ramjet” experimentally studied by ONERA. Simulation is carried out gradually. First, it is shown that the simulation of the entire configuration, including diffusers at the inlets where shocks appear is essential to consider an acoustically close geometry to properly reproduce the oscillation modes of combustion. The relevance of the kinetic scheme is also studied. It is shown that reproducing the evolution of the adiabatic flame speed for a wide range of equivalence ratio is critical because of the partially premixed combustion regime involved in this configuration. Finally, three different cases are simulated and excellent agreement is found with experimental data. The phenomenology and the different mechanisms governing combustion are studied for these three cases

28

Popoola, Olubunmi Tolulope. "Numerical, Analytical, and Experimental Studies of Reciprocating Mechanism Driven Heat Loops for High Heat Flux Cooling." FIU Digital Commons, 2017. https://digitalcommons.fiu.edu/etd/3505.

Повний текст джерела

Стилі APA, Harvard, Vancouver, ISO та ін.

Анотація:

The Reciprocating Mechanism Driven Heat Loop (RMDHL) is a novel heat transfer device that utilizes reciprocating flow, either single-phase or two-phase flow, to enhance the thermal management in high tech inventions. The device attains a high heat transfer rate through a reciprocating flow of the working fluid inside the heat transfer device. Although the concept of the device has been tested and validated experimentally, analytical or numerical studies have not been undertaken to understand its working mechanism and provide guidance for the device design. The objectives of this study are to understand the underlying physical mechanisms of heat transfer in internal reciprocating flow, formulate corresponding heat transfer correlations, conduct an experimental study for the heat transfer coefficient, and numerically model the single-phase and two-phase operations of the RMDHL to predict its performance under different working conditions. The two-phase flow boiling model was developed from the Rensselaer Polytechnic Institute (RPI) model, and a virtual loop written in C programming language was used to eliminate the need for fluid structure interaction (FSI) modelling. The accuracy of several turbulence formulations, including the Standard, RNG, and Realizable k-ɛ Models, Standard and SST k-ω Models, Transition k - - ω Model, and Transition SST Model, have been tested in conjunction with a CFD solver to select the most suitable turbulence modelling techniques. The numerical results obtained from the single-phase and two-phase models are compared with relevant experimental data with good agreement. Three-dimensional numerical results indicate that the RMDHL can meaningfully reduce the peak temperature of an electronic device and result in significantly more uniform temperature across the device. In addition to the numerical study, experimental studies in conjunction with analytical studies are undertaken. Experimental data and related heat transfer coefficient as well as practically useful semi-empirical correlations have been produced, all of which provide archival information for the design of heat transfer devices involving a reciprocating flow. In particular, this research will lead to the development of more powerful RMDHLs, achieve a heat flux goal of 600 W/cm2, and significantly advance the thermal management at various levels. Considering the other advantages of coolant leakage free and the absence of cavitation problems, the RMDHL could also be employed for aerospace and battery cooling applications.

29

Kah, Damien. "Prise en compte des aspects polydispensés pour la modélisation d'un jet de carburant dans les moteurs à combustion interne." Phd thesis, Ecole Centrale Paris, 2010. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00628908/en/.

Повний текст джерела

Стилі APA, Harvard, Vancouver, ISO та ін.

Анотація:

Le contexte général de cette thèse est la simulation numérique de l'injection de carburant dans un moteur à combustion interne, afin d'améliorer son rendement et de limiter la production de polluants. De manière plus générale, ce travail s'applique à tout système industriel mettant en jeu un écoulement multiphasique constitué d'un carburant liquide injecté dans une chambre occupée initialement par du gaz, comme par exemple les moteurs automobiles ou aéronautiques, ou les turbomachines. Intrinsèquement, il est possible de simuler l'ensemble de l'écoulement avec les équations classiques de la dynamique des fluides sans avoir recours à des outils de modélisation supplémentaires liés au caractère diphasique. Mais, les tailles des structures générées pendant l'injection (gouttes de diamètre inférieur à 10 μm) conduisent à des temps de calculs prohibitifs pour une application industrielle. C'est pourquoi il est nécessaire d'introduire une modélisation diphasique. C'est dans ce contexte que deux régions sont formellement distinguées: le coeur liquide dense proche de l'injecteur, appelé écoulement à phases séparées, et le spray constitué d'une population de gouttes polydisperse (c'est-à-dire de tailles différentes) générées après le processus d'atomisation en aval de l'injecteur. Ce travail de thèse étudie les modèles Eulériens pour la description de spray évaporants et polydisperses, en vue d'applications industrielles. Ils représentent une alternative potentielle aux modèles Lagrangiens qui sont majoritairement utilisés en industrie mais présentant des inconvénients majeurs. Ainsi, le modèle multi-fluide est étudié dans un premier temps. Bien que prometteur, deux difficultés sont soulignées: le coût requis pour une description précise de la polydispersion, et son incapacité à décrire les croisements de gouttes (particle trajectory crossing, PTC, en anglais). La thèse propose des solutions à ces deux limitations. Ces solutions reposent chacune sur des méthodes de moments. Premièrement, le modèle appelé Eulerian Size Multi Size Moment (EMSM) permet de résoudre des sprays évaporants et polydisperses de manière bien plus efficace que le modèle multi-fluide. Des outils mathématiques sont utilisés pour fermer le système d'équations associé au modèle, et combinés à des schémas de types volumes finis appelés schémas cinétiques, afin de préserver la réalisabilité du vecteur de moments, pour le transport et l'évaporation. Une réponse à la seconde limitation est apportée avec le modèle appelé Eulerian Multi Velocity Moment (EMVM) basé sur le transport de moments en vitesse d'ordre élevé. Une distribution bimodale peut être localement reconstruite à partir des moments en utilisant une méthode de quadrature de moments (Quadrature Method of Moment, QMOM en anglais) en une ou plusieurs dimensions d'espace. De la même manière que précédemment, l'utilisation de schémas cinétiques permet de préserver la réalisabilité du vecteur de moment. De plus, une étude mathématique approfondie de la dynamique du système en une dimension d'espace en révèle toute la complexité et représente une étape indispensable en vue de l'élaboration de schémas de transport d'ordre élevé (supérieur ou égal à 2).Afin de les tester, ces deux modèles ainsi que les outils numériques associés sont implémentés dans MUSES3D, un code académique de simulation numérique directe (Direct Numerical Simulation DNS en anglais) dédié à l'évaluation des modèles de spray. Des résultats de grande qualité démontrent le potentiel des modèles. L'extension du modèle EMSM dans un contexte industriel est ensuite considérée, avec son implémentation dans IFP-C3D, un code résolvant des écoulements réactifs sur des maillages non structurés et mobiles (dû au mouvement du piston) dans un formalisme RANS (Reynolds Averaged Navier Stokes) en présence de sprays. Le formalisme ALE (Arbitrary Lagrangian Eulerian en anglais) est utilisé et le modèle EMSM réécrit dans ce formalisme afin de mener des calculs en maillage mobile. De plus, une étude numérique a permis d'étendre les propriétés de précision et de stabilité obtenues en maillage fixe. La robustesse du modèle EMSM est alors démontrée avec succès dans IFP-C3D sur un cas impliquant un mouvement de piston, ainsi que dans le cadre d'une comparaison avec le code MUSES3D. Enfin, des résultats très encourageants prouvent la faisabilité d'un calcul d'injection dans une chambre de combustion d'un spray polydisperse avec le modèle EMSM.

30

Louis, Neven. "Numerical simulations of thedecomposition of a greenpropellant." Thesis, KTH, Mekanik, 2018. http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:kth:diva-250021.

Повний текст джерела

Стилі APA, Harvard, Vancouver, ISO та ін.

Анотація:

Concerns about the use of certain chemical species within the aerospace field are growing in recent years. A European regulation, REACh, now makes the use of hydrazine uncertain in – among others- attitude control thrusters. Green monopropellants, which are alternatives for this species already exist, but they all require a catalyst to react. Catalysts constitute the limiting factor for the lifespan of satellites because of the number of thermal cycles they endure. A joint project between ONERA, the French aerospace research center and CNES, the French space agency, was born to develop a high-performance green monopropellant thruster operating without any catalyst. Sizing the thruster and particularly its combustion chamber is not an easy task because of the explosive properties and the lack of knowledge regarding the monopropellant reaction process. The thesis aims at simulating the flow in a combustion chamber using CNES05, a new promising green monopropellant. This monopropellant has a very low vapor pressure and is an energetic liquid. As such, its reaction above a certain temperature -which is called decompositionis not well understood and must be observed closely. For this matter, a test bench was created, and it paved the way for the development of a specific model of decomposition. Indeed, even if the CNES05 decomposition cannot be modeled with the classical theory of isolated droplets, the setup showed us the order of magnitude of the reaction kinetics and the presence of a break up phenomenon. Using this model, the simulations of the flow inside the combustion chamber give us the heat flux profile through its walls, a sizing parameter for the thruster. Large recirculation zones are observed and the influence of the angle of injection seems to be the major injection parameter of influence. The sensitivity of the parameters used in the model is also studied.

31

Berti, Rafael da Cruz Ribeiro. "Interaction of turbulent structures with ethanol sprays in mixture formation processes in a constant-flow chamber." Universidade de São Paulo, 2018. http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3150/tde-19092018-082453/.

Повний текст джерела

Стилі APA, Harvard, Vancouver, ISO та ін.

Анотація:

The study in formation and evolution of sprays is essential for developing more detailed physical models and new injection strategies for direct injection internal combustion engines. In the present work, the sprays from a multi-hole injector are evaluated in an effort to characterize the effects of the spray development in a constant surrounding air flow. These interactions are studied in terms of the air turbulence characteristics, the inlet air mass flow and the fuel injection pressure. Ethanol sprays are injected in a constant-flow chamber. The apparatus purpose is to isolate the experiment from the fluid flow properties intrinsic to engine operations, such as instabilities and moving walls. The factors that affects the air-spray interactions were assessed with the air velocity fields in the presence of the ethanol spray. The two-phase particle image velocimetry technique was enhanced to allow measuring in the required experimental conditions. In all conditions, the interaction is based in a pressure gradient formed between the inner and outer regions of the spray. The results indicates a different mechanism when compared to quiescent conditions. The recirculation vortex at the spray border is present only in the initial injection stages. However, the end of injection transient, an instability initiated with the injector needle closing, is still present for these conditions. The interaction mechanism accelerates the velocity distributions towards the spray main boundary. The experiments indicate that the increase of the air mass flow modifies the air penetration velocity but without altering the interaction mechanism characteristics. Higher injection pressures suggests a lower degree of air interaction at the initial instants of the spray development. Turbulent intensity distributions are calculated for the air flow during the injection event. The distributions indicate that the sprays attenuate the turbulent intensity in all conditions, consistent with the observations of the velocity fields. To assess the effects of air turbulence, sets of interchangeable perforated plates are used to limit the integral scales of turbulence. The spectrogram analyses indicate turbulence is reduced not only in the integral scales, but also in all the measured frequency scales. The inlet turbulence integral scales of the air flow have little influence in the spray development. In the turbulence field, the power levels at the end of injection were similar regardless of the inlet turbulence integral scales.
O estudo da formação e evolução dos sprays é essencial para o desenvolvimento de modelos físicos mais detalhados e novas estratégias de injeção para motores de combustão interna de injeção direta. No presente trabalho, os sprays de um injetor multi-furos são avaliados em um esforço para caracterizar os efeitos do desenvolvimento do spray em fluxo de ar constante. Estas interações são estudadas em termos de características de turbulência do ar,do fluxo mássico de ar e da pressão de injeção de combustível. Sprays de etanol são injetados em uma câmara de fluxo constante. O objetivo do aparato é isolar o experimento de propriedades do escoamento intrínsecas ao funcionamento de motores de combustão interna, tais como instabilidades e geometrias móveis. Os fatores que afetam as interações de arspray foram avaliados com os campos de velocidade do ar obtidos na presença de spray. A técnica de velocimetria por imagem de partículas de duas fases foi aprimorada para permitir a medição nas condições experimentais. Em todas as condições, a interação é baseada em um diferencial de pressão formado entre as regiões interna e externa do spray. Os resultados indicam um mecanismo diferente quando comparado com condições quiescentes. O vortex formado na fronteira do spray é observado apenas nos estágios iniciais de injeção. No entanto, o transiente de fim de injeção ainda está presente para essas condições. O mecanismo de interação acelera as distribuições de velocidade em direção à fronteira do jato. Os experimentos indicam que o aumento do fluxo de massa de ar modifica a velocidade de penetração do ar, mas sem alterar as características do mecanismo de interação. Distribuições de intensidade turbulenta são calculadas para o fluxo de ar durante o evento de injeção. As distribuições indicam que os sprays atenuam a intensidade turbulenta em todas as condições, consistente com as observações dos campos de velocidade. Para avaliar os efeitos da turbulência do ar, conjuntos de placas perfuradas intercambiáveis são utilizadas para limitar as escalas integrais de turbulência. As análises do espectrograma indicam que a turbulência é reduzida não apenas nas escalas integrais, mas também em todas as escalas de freqüência medidas. Estas escalas integrais de turbulência do fluxo de ar de entrada têm pouca influência no desenvolvimento do spray. No campo de turbulência, os níveis de potência ao final da injeção foram semelhantes, independentemente das escalas integrais de turbulência de entrada.

32

Laboureur, Delphine. "Experimental characterization and mondeling of hazards, BLEVE and BOILOVER." Doctoral thesis, Universite Libre de Bruxelles, 2012. http://hdl.handle.net/2013/ULB-DIPOT:oai:dipot.ulb.ac.be:2013/209603.

Повний текст джерела

Стилі APA, Harvard, Vancouver, ISO та ін.

Анотація:

The present thesis is conducted in the frame of a research project involving the ‘von Karman Institute (VKI Belgium)’ and the ‘Ecole des mines d’Alès (EMA France) with the support of the CEA Gramat. This project is about theoretical study, experimental characterization and modeling of hazards from pressurized or atmospheric reservoirs, containing liquids, flammable or not.

The objective of this thesis is to study the apparition criteria and the consequences of an accident involving a container of pressure liquefied gas (BLEVE phenomenon) or liquid fuels (Boilover phenomenon). After a bibliographic research on the two phenomena, an experimental study in laboratory scale is conducted and from the results, the phenomena and their hazards are modeled. Small scale experiments are performed in the BABELs facility (Bleve And Boilover ExperimentaL setup) that consists of a cylindrical chamber of 2m diameter and 3m high, with round shape flanges, made out of steel with a rated pressure of 0.5 MPa. It has 3 series of 7 optical accesses, an entrance door, and an optional air venting system.

A Boilover is a violent ejection of fuel due to the vaporization of a water sublayer, resulting in an enormous fire enlargement and formation of fireball and ground fire. Small scale experiments with cylindrical reservoirs of 0.08 to 0.3m diameter in glass or metal, filled with a mixture of diesel and oil have been performed. Instrumentation of the measurements consists of thermocouples rake, Medtherm radiometers, load cell and CCD or high-speed camera with a fisheye. During the quasi-steady combustion prior the Boilover, the typical variables describing a pool fire like burning rate, flame size, puffing frequency and radiation can be predicted with semi-empirical correlations available in the literature. At Boilover onset, high speed visualizations in glass reservoir show that the growth of one big bubble leads to a boiling front that propagates radially all along the fuel-water interface, ejecting the upper fuel layer and leading to the increase of flame size. LS-PIV technique applied to high-speed camera images shows that the flame enlargement is directly linked to the velocity of the flame.

A BLEVE (or Boiling Liquid Expanding Vapour Explosion) is an explosion resulting from the catastrophic failure of a vessel containing a liquid at a temperature significantly above its boiling point at normal atmospheric pressure. Small scale experiments are performed with cylinders of 42g of propane, laid horizontally and heated from below by an electrical resistor. A groove of the reservoirs on the upper part allows better reproducibility of the rupture. High speed visualization and shadowgraphy are helping in visualizing the rupture and the content release. Thermocouples and PCB are also used to measure respectively the temperature and the blast wave overpressure. These experiments show that the fluid behavior during rupture differs with the size of the weakened part and therefore with the rupture pressure. The internal pressure measurement showed that the rupture pressure and temperature are supercritical, leading to the definition of a new type of BLEVE since there is no distinction between liquid and vapor phases prior rupture.

Doctorat en Sciences de l'ingénieur
info:eu-repo/semantics/nonPublished

33

Lacaze, Guilhem. "Simulation aux Grandes Echelles de l'allumage de moteurs fusées cryotechniques." Phd thesis, Institut National Polytechnique de Toulouse - INPT, 2009. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00429666.

Повний текст джерела

Стилі APA, Harvard, Vancouver, ISO та ін.

Анотація:

L'allumage d'un moteur fusée cryotechnique (carburants liquides) est une phase critique. La moindre anomalie dans la procédure d'allumage peut conduire à la destruction du lanceur. L'objectif de cette thèse est de développer une méthodologie s'appuyant sur la simulation aux grandes échelles (LES) pour étudier les phénomènes physiques impliqués dans un tel allumage. L'intérêt de la méthode LES est de pouvoir capturer les couplages instationnaires entre la turbulence, les processus diphasiques et la cinétique chimique. L'outil numérique est tout d'abord validé sur des cas académiques et expérimentaux, puis appliqué à un moteur fusée réel. Une approche graduelle est employée : les différents cas de validation présentent une complexité croissante, permettant d'isoler les processus physiques principaux. Ce travail de recherche montre que l'approche de la simulation aux grandes échelles, dans un contexte de calcul massivement parallèle, peut être utilisée pour étudier la séquence complète d'allumage dans un moteur fusée réel.

34

Macé, Olivier. "Etude des champs de températures dans des écoulements hétérogènes : applications aux flammes de charbon pulverisé et aux lits fluidisés circulants." Rouen, 1989. http://www.theses.fr/1989ROUES032.

Повний текст джерела

Стилі APA, Harvard, Vancouver, ISO та ін.

Анотація:

Développement d'une méthode de mesure, basée sur l'émission-absorption du rayonnement thermique dans le proche infrarouge entre 1 et 5 microns, permettant de déterminer des valeurs ponctuelles sur toute l'épaisseur visée pour pouvoir établir les champs radiaux aussi bien qu'axiaux des températures et tester les modèles à deux dimensions

35

Yang, Songzhi. "Modeling of Diesel injection in subcritical and supercritical conditions." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2019. http://www.theses.fr/2019SACLC045/document.

Повний текст джерела

Стилі APA, Harvard, Vancouver, ISO та ін.

Анотація:

Pour satisfaire aux dernières réglementations en matière d'émissions, des progrès importants sont encore attendus des moteurs à combustion interne. De plus, améliorer l'efficacité du moteur pour réduire les émissions et la consommation de carburant est devenu plus essentiel qu'auparavant. Mais, de nombreux phénomènes complexes restent mal compris dans ce domaine, tels que le processus d'injection de carburant. Nombreux logiciels pour la dynamique des fluides numérique (CFD) prenant en compte le changement de phase (comme la cavitation) et la modélisation de l’injection ont été développés et utilisés avec succès dans le processus d’injection. Néanmoins, il existe peu de codes CFD capables de simuler avec précision des conditions d’injection transcritiques, à partir d'une condition de température de carburant sous-critique vers un mélange supercritique dans la chambre de combustion. En effet, la plupart des modèles existants peuvent simuler des écoulements à phase unique, éventuellement dans des conditions supercritiques, ou des écoulements diphasiques dans des conditions sous-critiques. Par conséquent, il manque un modèle complet capable de traiter les conditions transcritiques, y compris la transition de phase possible entre les régimes souscritiques et supercritiques, ou entre les écoulements monophasiques et diphasiques, de manière dynamique. Cette thèse a pour objectif de relever ce défi.Pour cela, des modèles d'écoulement diphasique compressible de fluide réel basés sur une approche eulérienne-eulérienne avec prise en compte de l'équilibre de phase ont été développés et discutés dans le présent travail. Plus précisément, un modèle à 6-équation entièrement compressibles incluant les équations de bilan des phases liquide et gazeuse résolues séparément ; et un modèle à 4-équation qui résout les équations des bilans liquide et gazeux en équilibre mécanique et thermique sont proposés dans ce manuscrit. L’équation d’état Peng-Robinson EoS est sélectionné pour fermer les deux systèmes et pour faire face aux éventuels changements de phase et à la transition ou à la séparation des phases. En particulier, un solveur d'équilibre de phase a été développé et validé. Ensuite, une série de tests académiques 1D portant sur les phénomènes d'évaporation et de condensation effectués dans des conditions sous-critiques et supercritiques a été simulée et comparée aux données de la littérature et aux résultats académiques disponibles. Ensuite, les modèles d'écoulement en deux phases entièrement compressibles (systèmes à 6-équation et à 4- équation) ont été utilisés pour simuler les phénomènes de cavitation dans une buse 3D de taille réelle afin d'étudier l'effet de l’azote dissous sur la création et le développement de la cavitation. Le bon accord avec les données expérimentales prouve que le solveur proposé est capable de gérer le comportement complexe du changement de phase dans des conditions sous-critiques. Enfin, la capacité du solveur à traiter l’injection transcritique à des pressions et températures élevées a été validée par la modélisation réussie de l’injecteur Spray A du réseau de combustion moteur (ECN)
To satisfy latest stringent emission regulations, important progress is still be expected from internal combustion engines. In addition, improving engine efficiency to reduce the emission and fuel consumption has become more essential than before. But many complex phenomena remain poorly understood in this field, such as the fuel injection process. Numerous software programs for computational fluid dynamics (CFD) considering phase change (such as cavitation) and injection modelling, have been developed and used successfully in the injection process. Nevertheless, there are few CFD codes able to simulate correctly transcritical conditions starting from a subcritical fuel temperature condition towards a supercritical mixture in the combustion chamber. Indeed, most of the existing models can simulate either single-phase flows possibly in supercritical condition or two-phase flows in subcritical condition; lacking therefore, a comprehensive model which can deal with transcritical condition including possible phase transition from subcritical to supercritical regimes, or from single-phase to two-phase flows, dynamically. This thesis aims at dealing with this challenge. For that, real fluid compressible two-phase flow models based on Eulerian-Eulerian approach with the consideration of phase equilibrium have been developed and discussed in the present work. More precisely, a fully compressible 6-equation model including liquid and gas phases balance equations solved separately; and a 4-equation model which solves the liquid and gas balance equations in mechanical and thermal equilibrium, are proposed in this manuscript. The Peng-Robinson equation of state (EoS) is selected to close both systems and to deal with the eventual phase change or phase transition. Particularly, a phase equilibrium solver has been developed and validated. Then, a series of 1D academic tests involving the evaporation and condensation phenomena performed under subcritical and supercritical conditions have been simulated and compared with available literature data and analytical results. Then the fully compressible two-phase flow models (6-Equation and 4-Equation systems) have been employed to simulate the cavitation phenomena in a real size 3D nozzle to investigate the effect of dissolved N2 on the inception and developing of cavitation. The good agreement with experimental data proves the solver can handle the complex phase change behavior in subcritical condition. Finally, the capability of the solver in dealing with the transcritical injection at high pressure and temperature conditions has been further validated through the successful modelling of the engine combustion network (ECN) Spray A injector

36

Deng, Tian. "LES combined with statistical models of spray formation closely to air-blast atomizer." Thesis, Ecully, Ecole centrale de Lyon, 2011. http://www.theses.fr/2011ECDL0037/document.

Повний текст джерела

Стилі APA, Harvard, Vancouver, ISO та ін.

Анотація:

Cette thèse présente une extension de l'approche stochastique de l'atomisation primaire de type air assisté près d'un injecteur. Cette approche avait déjà été introduite dans les publications de Gorokhovski et al. Dans le cadre de la simulation des grandes échelles, la zone d'atomisation primaire est simulée comme un corps immergé avec une structure stochastique. Ce dernier est défini par la simulation stochastique de la position et de la courbure de l'interface entre le liquide et le gaz. La simulation de la position de l'interface est basée sur l'hypothèse de symétrie d'échelle pour la fragmentation. La normale extérieure à l'interface est modélisée en supposant une relaxation statistique vers l'isotropie. Les statistiques de la force du corps immergé servent de conditions aux limites pour le champ de vitesse issu de la LES ainsi que pour la production des gouttes de l'atomisation primaire. Celles-ci sont ensuite transportées par une approche lagrangienne. Les collisions entre les gouttes dans la zone d'atomisation primaire sont prises en compte par analogie avec l'approche standard de la théorie cinétique des gaz. Une fermeture est proposée pour la température statistique des gouttelettes. Cette approche est validée par des comparaisons avec les mesures expérimentales de la thèse de Hong. Les résultats numériques pour la vitesse et de la taille des gouttes dans le spray à différentes distances du centre du jet et de l'orifice de la buse sont relativement proches des résultats expérimentaux. Différentes conditions d'entrée pour la vitesse sont testées et comparées aux résultats expérimentaux. Par ailleurs, le rôle spécifique de la zone de recirculation devant le dard liquide est soulignée par le battement du dard liquide et la production de gouttelettes
This thesis introduced an extension to stochastic approach for simulation of air-blast atomization closely to injector. This approach was previously proposed in publications of Gorokhovski with his PHD students. Our extension of this approach is as follows. In the framework of LES approach, the contribution of primary atomization zone is simulated as an immersed solid body with stochastic structure. The last one is defined by stochastic simulation of position-and-curvature of interface between the liquid and the gas. As it was done previously in this approach, the simulation of the interface position was based on statistical universalities of fragmentation under scaling symmetry. Additionally to this, we simulate the outwards normal to the interface, assuming its stochastic relaxation to isotropy along with propagation of spray in the down-stream direction. In this approach, the statistics of immersed body force plays role of boundary condition for LES velocity field, as well as for production of primary blobs, which are then tracked in the Lagrangian way. In this thesis, the inter-particle collisions in the primary atomisation zone are accounted also by analogy with standard kinetic approach for the ideal gas. The closure is proposed for the statistical temperature of droplets. The approach was assessed by comparison with measurements of Hong in his PHD. The results of computation showed that predicted statistics of the velocity and of the size in the spray at different distances from the center plane, at different distances from the nozzle orifice, at different inlet conditions (different gas velocity at constant gas-to-liquid momentum ratio, different gas-to-liquid momentum ratio) are relatively close to measurements. Besides, the specific role of recirculation zone in front of the liquid core was emphasized in the flapping of the liquid core and in the droplets production

37

Kunda, Wilkinson. "Two phase problems and two phase flow." Thesis, University of Hull, 1986. http://hydra.hull.ac.uk/resources/hull:5902.

Повний текст джерела

Стилі APA, Harvard, Vancouver, ISO та ін.

Анотація:

In section 1 of this thesis a two-dimensional mathematical model is used to investigate the circulation in a gas-bubble agitation system of a cylindrical vessel for the case of an orifice located at the centre of the base. The two-phase (liquid/gas) region is assumed to be confined to a cone-shaped region and is investigated using Wallis' Drift Flux Model. In the single-phase (liquid) region the turbulent Navier-Stokes equations, written in terms of the stream function, are used for the mathematical model. The analysis in the two-phase region yields the boundary conditions on the two-phase/single-phase boundary. The velocity field in the two-phase region is solved analytically giving results in closed form. A numerical algorithm is developed for calculating liquid flow in the single phase region, and numerical results are presented graphically in terms of the stream function. In section 2 two moving interface problems are investigated. Small time analytic solutions are found for three-dimensional inward solidification of a half space initially at fusion temperature in the first problem. In the second problem, perturbation solutions for melting of a cylindrical annulus with constant heat flux on inner surface are given. In both problems the interface immobilization technique is used. Interface locations at various times are calculated for the inward solidification problem and the results shown in three-dimensional graphs. First and second perturbation terms for the interface location are given for the second problem and graphs of each are presented for a particular case.

38

Cordesse, Pierre. "Contribution to the study of combustion instabilities in cryotechnic rocket engines : coupling diffuse interface models with kinetic-based moment methods for primary atomization simulations." Thesis, université Paris-Saclay, 2020. http://www.theses.fr/2020UPASC016.

Повний текст джерела

Стилі APA, Harvard, Vancouver, ISO та ін.

Анотація:

Gardiens de l’espace, les lanceurs de fusée font l’objet d’une amélioration continue et concurrentielle, grâce à des campagnes de tests expérimentaux et numériques. Les simulations prédictives sont devenues indispensables pour accroître notre compréhension de la physique. Ajustables, elles se prêtent parfaitement à la conception et l’optimisation, en particuliers de la chambre de combustion, pour garantir la sureté et maximiser l’efficacité. L’atomisation primaire est l’un des phénomènes déterminants de la combustion du combustible et de l’oxydant, pilotant à la fois la distribution de gouttes et les potentielles instabilités hautes-fréquences en conditions sous-critiques. Elle couvre un large spectre de topologies d’écoulement diphasique, depuis ceux de type phases séparées jusqu’à la phase dispersée, en passant par une région mixte caractérisée par la complexité de la physique à petites échelles et de la topologie de l’écoulement. Les modèles d’ordre réduit constituent de bons candidats pour réaliser des simulations numériques prédictives et relativement peu coûteuses en ressource de calcul sur des configurations industrielles. Cependant, jusqu’à présent ils ne décrivent correctement que la dynamique des grandes échelles et doivent donc être couplés à des modèles de phase dispersée nécessitant un réglage minutieux de paramètres pour prédire la formation du spray. Afin de décrire à la fois les régions mixte et dispersée, l’amélioration de la hiérarchie de modèles d’ordre réduit repose sur quelques principes clefs au cœur de la thèse ci-présente et fournit des problèmes interdisciplinaires faisant appel tant à l’analyse mathématique et la modélisation physique de ces systèmes d’EDP qu’à leur discrétisation numérique et leur implémentation dans des codes de CFD à des fins industriels. Grâce d’une part à l’extension de la théorie des équations de conservation supplémentaires à des systèmes impliquant des termes non-conservatifs et d’autre part à un formalisme de thermodynamique multi-fluide tenant compte des effets non-idéaux, nous proposons de nouvelles pistes pour définir une entropie de mélange strictement convexe et consistante avec le système d’équation et les lois de pression, dans le but de permettre la symmétrisation entropique des modèles diphasiques, de prouver leur hyperbolicité et d’obtenir des termes sources généraux. De plus, en rompant avec la vision géométrique de l’interface, nous proposons une description multi-échelle de l’interface pour décrire un mélange multi-fluide comportant une dynamique interfaciale complexe. Le Principe de Moindre Action a permis de dériver un modèle bifluide à une vitesse couplant grandes et petites échelles de l’écoulement. Nous avons ensuite développé une stratégie de séparation d’opérateurs basée sur la discrétisation par Volumes Finis, et nous avons implémenté le nouveau modèle dans le logiciel industriel multiphysique de CFD, CEDRE, de l’ONERA afin d’évaluer numériquement ce dernier. Enfin, nous avons construit et analysé les fondations d’une hiérarchie de cas tests accessibles à la DNS tout en étant au plus proche de configurations industrielles, dans le but d’évaluer les résultats de simulations du nouveau modèle ou de tout autre modèle à venir
Gatekeepers to the open space, launchers are subject to intense and competitive enhancements, through experimental and numerical test campaigns. Predictive numerical simulations have become mandatory to increase our understanding of the physics. Adjustable, they provide early-stage optimization processes, in particular of the combustion chamber, to guaranty safety and maximize efficiency. One of the major physical phenomenon involved in the combustion of the fuel and oxidizer is the jet atomization, which pilotes both the droplet distributions and the potential high-frequency instabilities in subcritical conditions. It encompasses a large sprectrum of two-phase flow topologies, from separated phases to disperse phase, with a mixed region where the small scale physics and topology of the flow are very complex. Reduced-order models are good candidates to perform predictive but low CPU demanding simulations on industrial configurations but have only been able so far to capture large scale dynamics and have to be coupled to disperse phase models through adjustable and weakly reliable parameters in order to predict spray formation. Improving the hierarchy of reduced order models in order to better describe both the mixed region and the disperse region requires a series of building blocks at the heart of the present work and give on to complex problems in the mathematical analysis and physical modelling of these systems of PDE as well as their numerical discretization and implementation in CFD codes for industrial uses. Thanks to the extension of the theory on supplementary conservative equations to system of non-conservation laws and the formalism of the multi-fluid thermodynamics accounting for non-ideal effects, we give some new leads to define a strictly convex mixture entropy consistent with the system of equations and the pressure laws, which would allow to recover the entropic symmetrization of two-phase flow models, prove their hyperbolicity and obtain generalized source terms. Furthermore, we have departed from a geometric approach of the interface and proposed a multi-scale rendering of the interface to describe multi-fluid flow with complex interface dynamics. The Stationary Action Principle has returned a single velocity two-phase flow model coupling large and small scales of the flow. We then have developed a splitting strategy based on a Finite Volume discretization and have implemented the new model in the industrial CFD software CEDRE of ONERA to proceed to a numerical verification. Finally, we have constituted and investigated a first building block of a hierarchy of test-cases designed to be amenable to DNS while close enough to industrial configurations in order to assess the simulation results of the new model but also to any up-coming models

39

Ariyoshi, Gen. "Flow Characteristics of Lead-Bismuth Two-phase Flow." Kyoto University, 2019. http://hdl.handle.net/2433/242325.

Повний текст джерела

Стилі APA, Harvard, Vancouver, ISO та ін.

40

Desclaux, Anthony. "Etude expérimentale du comportement linéaire et non linéaire d’une flamme diphasique soumise à une excitation acoustique. Mise en œuvre d’une méthode de contrôle adaptative." Thesis, Toulouse, ISAE, 2020. http://depozit.isae.fr/theses/2020/2020_Desclaux_Anthony_D.pdf.

Повний текст джерела

Стилі APA, Harvard, Vancouver, ISO та ін.

Анотація:

Cette thèse de doctorat se place dans la continuité de l’effort engagé par l’ONERA sur la compréhensiondes mécanismes de stabilisation des flammes diphasiques dans les moteurs aéronautiques. Ces travauxconcernent plus particulièrement la dynamique de sprays et de flammes perturbés par des ondes acoustiques.Ils étudient le rôle de l’injection de carburant liquide sur la réponse non linéaire de flammes stabilisée à l’avald’un injecteur industriel multipoint à zone centrale pilote. Sur la base de travaux antérieurs, l’objectif premierest d’étudier l’influence de perturbations acoustiques sur le comportement de l’injection de carburant liquide.Pour cela, une première configuration expérimentale simplifiée analyse l’influence de perturbationsacoustiques sur le comportement d’un jet liquide débouchant transversalement dans un écoulement d’air.Les résultats mettent en évidence les mécanismes d’atomisation du jet ainsi que son interaction avec desperturbations acoustiques. L’étude des phénomènes de transport du brouillard de gouttes montrel’apparition d’ondes de densité de gouttes. L’influence de la taille des gouttes sur ces phénomènes estcaractérisée. Le second objectif de ces travaux est d’analyser le comportement d’une flamme diphasique(kérosène/air) en présence d’excitations acoustiques. Dans ce cas, une deuxième configurationexpérimentale est mise en œuvre. Elle reproduit de manière réaliste les phénomènes rencontrés dans leschambres de combustion. Ce travail utilise l’approche « Flame Describing Function » (FDF). Pour cela, lesfluctuations du taux de dégagement de chaleur de la flamme sont caractérisées à partir d’une méthodeoriginale basée sur la mesure simultanée de la chimiluminescence de plusieurs radicaux. Les résultats sontobtenus pour deux configurations d’injection, l’une utilisant la zone pilote seul et l’autre l’injecteur dans sonintégralité. L’analyse des FDF met en évidence des phénomènes de saturation qui limitent la réponse de laflamme. La comparaison des résultats entre les deux configurations d'injection montre que le retard entre laréponse de la flamme et les perturbations de l’écoulement est fortement influencé par le mode d’injection.L’ensemble des résultats obtenus dans ces travaux constituent une base de donnée expérimentale pourvalider des simulations LES réactives et pour fournir un modèle de description du comportement de laflamme à des codes de simulation « bas ordre »
This PhD thesis supports the effort undertaken by ONERA to understand the mechanisms of stabilizationof two-phase flames in aeronautical engines. This work concerns more particularly the dynamics of spraysand flames disturbed by acoustic waves. This work studies the role of liquid fuel injection on the non-linearresponse of stabilized flames downstream of an industrial multipoint injector with a central pilot zone. Basedon previous work, the first objective is to study the influence of acoustic disturbances on the behavior ofliquid fuel injection in the multipoint zone. The observed phenomena are reproduced, in an idealized form,from a simplified experimental set up based on the configuration of a liquid jet injected into air crossflowsubmitted to an acoustic forcing. The results highlight the atomization mechanisms of the jet and itsinteraction with acoustic disturbances. The study of the spray shows the appearance of droplet densitywaves. The influence of drop size on these phenomena is characterized. The second objective of this workis to analyze the behavior of a two-phase flame (kerosene/air) disturbed by acoustic excitations. In this case,a second experimental configuration is implemented. This experimental set up reproduces in a realistic waythe phenomena encountered in combustion chambers. This work uses the "Flame Describing Function"(FDF) approach. In order to do this, the fluctuations of the heat release rate from the flame are characterizedusing an original method based on the simultaneous measurement of the chemiluminescence of severalradicals. The results are obtained for two injection configurations, one using the pilot zone alone and theother using the entire injector. The analysis of the FDFs reveals saturation phenomena which limit the flameresponse. Comparison of the results between the two injection configurations shows that the delay betweenflame response and flow disturbances is strongly influenced by the injection mode. All the results obtainedin this work constitute an experimental database to validate reactive LES simulations and to provide a modelfor describing the flame behavior in simulations based on "low order" approaches

41

Neuweiler, Insa. "Macroscopic parameters for two-phase flow." [S.l.] : [s.n.], 1999. http://e-collection.ethbib.ethz.ch/show?type=diss&nr=13490.

Повний текст джерела

Стилі APA, Harvard, Vancouver, ISO та ін.

42

Dillon, Chad Michael. "Two-Phase Flow Within Narrow Annuli." Thesis, Georgia Institute of Technology, 2004. http://hdl.handle.net/1853/5097.

Повний текст джерела

Стилі APA, Harvard, Vancouver, ISO та ін.

Анотація:

A study of two-phase flow in annular channels with annular gaps of less than 1 mm is useful for the design and safety analysis of high power density systems such as accelerator targets and nuclear reactor cores. Though much work has been done on pressure drop in two-phase flow, designers rely mostly on empirical models and correlations; hence, it is valuable to study their applicability for different channel sizes, geometries, and gas qualities. The pressure drop along a concentric annular test section was measured for cases of either constant quality or variable quality along its length (such as in sub-cooled and flow boiling). A porous tube was used to inject gas along the inner surface of the annular channel, thereby simulating the case of flow boiling along the inner surface. The data were compared to predictions of various models and correlations. Additionally, the effect of wall vibrations on the pressure drop was examined. Experiments were conducted by imposing vibrations of known amplitudes and frequencies on the outer tube of the annulus. Wall vibrations were thought to be important for flow in microchannels where the vibration amplitudes may be significant compared to the channel hydraulic diameter. The results obtained in this investigation indicate that the pressure drop correlation given by Beattie and Whalley provides the best agreement with the data for both porous tube gas injection (i.e. variable quality) and constant quality two-phase flow within the narrow annulus. Furthermore, the results show that there is a minimal effect of vibrations on two-phase pressure drop over the range of frequencies and amplitudes studied.

43

Srichai, Somprasong. "High pressure separated two-phase flow." Thesis, Imperial College London, 1994. http://hdl.handle.net/10044/1/8656.

Повний текст джерела

Стилі APA, Harvard, Vancouver, ISO та ін.

44

Sharma, Yugdutt. "Modeling transient two-phase slug flow /." Access abstract and link to full text, 1985. http://0-wwwlib.umi.com.library.utulsa.edu/dissertations/fullcit/8605319.

Повний текст джерела

Стилі APA, Harvard, Vancouver, ISO та ін.

45

Lillibridge, Kris Hamilton. "Buoyancy-driven two-phase countercurrent flow." Thesis, Georgia Institute of Technology, 1993. http://hdl.handle.net/1853/16027.

Повний текст джерела

Стилі APA, Harvard, Vancouver, ISO та ін.

46

McQuillan, K. W. "Flooding in annular two-phase flow." Thesis, University of Oxford, 1985. http://ethos.bl.uk/OrderDetails.do?uin=uk.bl.ethos.354843.

Повний текст джерела

Стилі APA, Harvard, Vancouver, ISO та ін.

47

Willetts, I. P. "Non-aqueous annular two-phase flow." Thesis, University of Oxford, 1987. http://ethos.bl.uk/OrderDetails.do?uin=uk.bl.ethos.393120.

Повний текст джерела

Стилі APA, Harvard, Vancouver, ISO та ін.

48

Klidonas, G. "Void fraction in two phase flow." Thesis, University of Oxford, 1988. http://ethos.bl.uk/OrderDetails.do?uin=uk.bl.ethos.235032.

Повний текст джерела

Стилі APA, Harvard, Vancouver, ISO та ін.

49

Stewart, Colin. "Metering of two-phase slug flow." Thesis, University of Strathclyde, 2002. http://oleg.lib.strath.ac.uk:80/R/?func=dbin-jump-full&object_id=21158.

Повний текст джерела

Стилі APA, Harvard, Vancouver, ISO та ін.

Анотація:

This thesis describes the development of a novel system, for metering of two-phase (gaswater) slug flows. The approach combines a model for stable slug flow, a non-intrusive set of conductance sensors, and appropriate closure relationships. This system allows each of the parameters in the model to be determined. The slug flow model is analysed, to determine the sensitivity of the phase flowrates to each measurement parameter. A metering system is then proposed which combines ring-shaped electrodes, electronic instrumentation, and processing software. The ring electrodes are optimised, for the measurement of the phase fraction and the translation velocity. New instrumentation is developed to activate the electrodes, with high measurement accuracy and a wide bandwidth. Analysis software is developed, to process the sensor data, provide suitable closure relations, and deliver the flowrates. A unique feature of this software is its ability to calculate uncertainty margins in the predicted flowrates. The NEL multiphase facility is used, to obtain data for developed, horizontal, gas-water slug flow in a 4-inch pipe. The data span the range of liquid phase superficial velocities 0.1 m s⁻¹ to 1.0 m s⁻¹, and gas phase superficial velocities 0.6 m s⁻¹ to 6.0 m s⁻¹. The analysis software is used to obtain the flowrate predictions and estimates for the uncertainty margins. The stable slug flow model does not give good results. The relative error in the gas phase prediction is between 10% and 100%, and for the liquid phase prediction, between 50% and 500%. The uncertainty margins are also of comparable magnitude. Proposals for improving the accuracy of the translation velocity measurement, and for directly measuring the local velocities in the slug body (using a pressure transducer) are presented. These proposals aim to reduce the uncertainty that is caused by the use of the empirical closure relationships in the model.

50

Roberts, Paul Anthony. "Two-phase flow at T-junctions." Thesis, University of Nottingham, 1994. http://ethos.bl.uk/OrderDetails.do?uin=uk.bl.ethos.240490.

Повний текст джерела

Стилі APA, Harvard, Vancouver, ISO та ін.

Дисертації з теми "Two phase flow combustion"

Оформте джерело за APA, MLA, Chicago, Harvard та іншими стилями