Modélisation et simulation des phénomènes de transport et combustion dans une couche de mélange supersonique

Simulation and modeling of transport and combustion phenomena in a supersonic mixing layer

• Auteur / Autrice : Patrick Vuillermoz
• Direction : Sébastien Candel
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Energétique
• Date : Soutenance en 1992
• Etablissement(s) : Châtenay-Malabry, Ecole centrale de Paris

Mots clés

Mots clés contrôlés

Simulation par ordinateur

Turbulence

Mots clés libres

Combustion supersonique

Résumé

Cette étude a porté sur le double aspect de la simulation numérique de la turbulence et celui de la modélisation des couches de mélange supersonique réactive ou inerte. Une première partie de ce travail a concerné la description théorique de la turbulence compressible tant du point de vue hydrodynamique que diffusif ou réactif. Elle fait l'objet d'une revue des principaux résultats expérimentaux ou numériques concernant le mélange supersonique. Ensuite, nous avons abordé quelques questions afférentes à la simulation numérique du mélange turbulent dans les écoulements a grandes vitesses. Des simulations bidimensionnelles et tridimensionnelles nous ont permis d'étudier en détail le processus de mélange moléculaire; on a pu retrouver certains phénomènes observes expérimentalement: régimes de mélange, structures en couches minces, effet du nombre de Mach convectif. En vue de prolonger ce travail de simulation vers les écoulements réactifs, nous nous sommes au préalable intéresse au problème théorique des flammes de diffusion monodimensionnelles. Ce volet de l'étude nous a permis d'examiner la structure élémentaire d'une flamme de diffusion laminaire avec ou sans étirement. On a ensuite étudié le problème de la simulation numérique de la flamme supersonique turbulente. Ceci a permis de tester les résultats de modèles cinétiques réduits par rapport à un modèle cinétique complet (Effet du nombre de Damkohler). Le problème pratique de l'intensification de la combustion à également été aborde. Ce point a fait l'objet de simulations sur calculateur massivement parallèle. Nous avons finalement tente d'utiliser ces résultats de simulations de couches de mélange pour tester des modèles physiques de turbulence