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Modélisation des transferts radiatifs dans les systèmes en combustion par méthode aux ordonnées discrètes sur des maillages non structurés tridimensionnels

Joseph, David (2004) Modélisation des transferts radiatifs dans les systèmes en combustion par méthode aux ordonnées discrètes sur des maillages non structurés tridimensionnels. (Radiative transfer modelling in combusting systems using discrete ordinates method on three-dimensional unstructured grids.)

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Abstract

La prédiction des concentrations d’espèces polluantes, telles que les suies et oxydes d’azote, émises par les systèmes de combustion et l’évaluation de la durée de vie des parois de ce type d’installation nécessitent une bonne prise en compte des transferts radiatifs dans les modèles de combustion. Dans cette optique, nous avons développé un code de calculs des transferts radiatifs basé sur la Méthode aux Ordonnées Discrètes et utilisant des maillages non structurés de la dynamique des fluides. Le rayonnement des gaz de la combustion est pris en compte par un modèle statistique à bandes étroites en k-corrélés. Divers types de quadratures angulaires et trois schémas de dérivation spatiale différents ont été intégrés et comparés. Des tests de validation ont permis de montrer les limites à fortes épaisseurs optiques de l’approximation de type volumes finis sur laquelle s’appuie la méthode aux ordonnées discrètes. Les premiers calculs effectués sur des solutions obtenues par LES permettent de déterminer les termes sources radiatifs et les flux incidents aux parois instantanés, ce qui permet d’envisager le couplage avec la combustion. ABSTRACT : The prediction of pollutant species such as soots and NOx emissions and lifetime of the walls in a combustion chamber is strongly dependant on heat transfer by radiation at high temperatures. This work deals with the development of a code based on the Discrete Ordinates Method (DOM) aiming at providing radiative source terms and wall fluxes with a good compromise between cpu time and accuracy. Radiative heat transfers are calculated using the unstructured grids defined by the Computational Fluid Dynamics (CFD) codes. The spectral properties of the combustion gases are taken into account by a statistical narrow bands correlated-k model (SNB-ck). Various types of angular quadrature are tested and three different spatial differencing schemes were integrated and compared. The validation tests show the limit at strong optical thicknesses of the finite volume approximation used the Discrete Ordinates Method. The first calculations performed on LES solutions are presented, it provides instantaneous radiative source terms and wall heat fluxes. Those results represent a first step towards radiation/combustion coupling.

Department or laboratory:Centre de Recherche d'Albi en génie des Procédés des Solides Divisés, de l'Energie et de l'Environnement - RAPSODEE (Albi, France)
Directeur de thèse:Cuenot, Bénédicte
Uncontrolled Keywords:Transferts radiatifs - Combustion - Maillage non structuré - Méthode aux ordonnées discrètes - Modèle de rayonnement des gaz. KEYWORDS : Radiative transfer - Combustion - Unstructured grids - Discrete Ordinates Method - Spectral Line Gaseous Radiation Model
Subjects:Hydraulics > Fluid dynamics
Hydraulics > Energetics and transfers
Deposited On:27 September 2004

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