Flame transfer function and disturbance energies in gaseous reacting flows

Giauque, Alexis (2007) Flame transfer function and disturbance energies in gaseous reacting flows. (Fonctions de transfert de flamme et énergies des perturbations dans les ecoulements réactifs.)

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Abstract

L'objectif de cette thèse est d'étendre la compréhension des instabilités de combustion en testant des modèles, des concepts physiques, des méthodes numériques ainsi qu'en fournissant de nouveaux outils numériques pour y parvenir. Fonctions de transfert de flamme (FTF) : quatre méthodes numeriques de détermination de la FTF grâce à la Simulation aux Grandes Echelles (SGE) sont testées. Une nouvelle méthode reposant sur le forçage de la chambre de combustion par un bruit blanc filtré est utilisé pour obtenir la FTF à toutes les fréquences grâce à un unique calcul SGE. Energies des perturbations et critères de stabilité en combustion : deux critères de stabilité en combustion sont proposés. Le premier étend le critère de Rayleigh en introduisant l'influence de la fluctuation du flux de chaleur. Le second est nonlinéaire et repose sur l'analyse du bilan d'une nouvelle énergie nonlinéaire des perturbations au cours d'un cycle d'instabilité thermo-acoustique controlée. ABSTRACT : The general objective of this thesis is to extend the understanding of combustion instabilities by testing models, physical concepts and numerical procedures, and by providing new numerical post-processing tools to do so. Flame transfer function (FTF) : four different methods for the determination of flame transfer functions (FTFs) in LES have been tested. A new method based on the forcing of the flame by a filtered white noise is used to obtain the FTF at all frequencies with only one unsteady LES. Disturbance energies and stability criteria in reacting flows : two stability criteria in reacting flows are derived. The first one extends teh Rayleigh criterion by taking into account the influence of the heat flux fluctuation. The second criterion is nonlinear and is based on the analysis of the budjet of a newly derived nonlinear disturbance energy during a controled thermo-acoustic instability

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