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

Toward LES of turbulent spray combustion : application in aeronautical gas turbines

• Auteur / Autrice : Stéphane Pascaud
• Direction : Thierry Poinsot
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Dynamique des fluides
• Date : Soutenance en 2006
• Etablissement(s) : Toulouse, INPT

Mots clés

Mots clés contrôlés

Combustion

Écoulement diphasique

Allumage

Avions -- Turboréacteurs

Turbulence

Mots clés libres

Simulation aux grandes échelles

Résumé

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 à 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 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 la stabilisation près de l'injecteur liquide. Enfin, l'influence d'une perturbation acoustique sur la dynamique de flamme est détaillée.

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 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.