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Vers la simulation aux grandes échelles des écoulements turbulents diphasiques réactifs : application aux foyers aéronautiques

Pascaud, Stéphane (2006) Vers la simulation aux grandes échelles des écoulements turbulents diphasiques réactifs : application aux foyers aéronautiques. (Towards LES of turbulent spray combustion : application in aeronautical gas turbines.)

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Abstract

Vers la SGE des écoulements turbulents diphasiques réactifs : application aux foyers aéronautiques Dans le processus de conception d'un foyer aéronautique, le ré-allumage en altitude est, bien avant la consommation ou la pollution, le critère limitant. Ce phénomène mettant en jeu la turbulence, les écoulements diphasiques et la thermochimie, la faisabilité d'un outil numérique capable de simuler ce processus fortement instationnaire doit être démontrée. La première partie de cette thèse détaille le développement d'un code parallèle combinant une approche aux grandes échelles, un formalisme eulérien pour le diphasique et un modèle de flamme épaissie dynamiquement. Dans la seconde partie, ce code est appliqué à un foyer aéronautique industriel. En régime établi, les mécanismes de stabilisation de la flamme diphasique sont détaillés en insistant sur l'influence du processus d'évaporation. La simulation d'une phase d'allumage est ensuite réalisée de la naissance de la flamme à sa stabilisation près de l'injecteur de carburant liquide. Enfin, l'influence d'une perturbation acoustique sur la dynamique de flamme est détaillée. ABSTRACT : The most important criterion during the conception of an aeronautical burner, even compared to consumption or pollution, is the altitude re-ignition. Because of the phenomena involved as turbulence, spray dynamics and thermochemistry, the feasibility of a numerical tool able to simulate such an unsteady sequence must be demonstrated. First, the development of a parallel solver using an LES approach, an eulerian framework and a Dynamically Thickened Flame model is detailed. This solver is then applied to a realistic aeronautical combustor. Stabilisation mechanisms of spray combustion are detailed insisting on the evaporation process effects. The simulation of an ignition sequence is then realised from the birth of the flame to its stabilisation near the fuel injector. Finally, the acoustic perturbation influence on spray flame dynamics is detailed.

Department or laboratory:Centre Européen de Recherche et Formation Avancées en Calcul Scientifique - CERFACS (Toulouse, France)
Directeur de thèse:Poinsot, Thierry
Uncontrolled Keywords:Simulation aux Grandes Echelles (SGE) - Combustion - Turbulence - Diphasique - Turboréacteur aéronautique - Allumage. KEYWORDS : Large Eddy Simulation (LES) - Combustion - Turbulence - Spray - Aeronautical burner - Ignition
Subjects:Hydraulics > Fluid dynamics
Deposited On:08 December 2006

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