Etude numérique de l'allumage et du développement de la combustion dans une couche limite supersonique

Numerical study of ignition and spread of combustion within supersonic boundary layers

• Auteur / Autrice : Luis Fernando Figueira da Silva
• Direction : Michel Champion, Bruno Deshaies
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences appliquées
• Date : Soutenance en 1993
• Etablissement(s) : Poitiers

Résumé

Nous rapportons dans ce memoire les resultats d'une etude numerique fondamentale de l'allumage et du developpement de la combustion dans une couche limite supersonique. On considere pour ce faire l'ecoulement d'un melange d'hydrogene et d'air sur une plaque plane, dans les conditions de temperature et de pression ou l'ecoulement a l'exterieur de la couche limite est chimiquement fige. Les conditions pour lesquelles l'inflammation du melange peut etre effectivement obtenue sont recherchees de maniere systematique, en fonction des caracteristiques de l'ecoulement externe (nombre de mach, temperature, richesse) et des conditions aux limites a la paroi. On met ainsi en evidence les conditions pour lesquelles cet allumage est entierement controle par l'echauffement du aux effets de dissipation visqueuse. La structure prise par la couche limite reactive est etudiee en detail. Trois regions sont mises en evidence et les mecanismes controlant chacune d'elles sont identifies. Cette etude numerique est effectuee sur la base des hypotheses classiques de la couche limite stationnaire bidimensionnelle sans variation de pression mais incluant un schema cinetique detaille pour la combustion h#2-air. La methode de calcul que nous avons mise au point permet de traiter aussi deux situations ou les reactifs ne sont pas initialement melanges: la couche de melange bidimensionnelle et les jets bidimensionnels. Des structures de base pour l'allumage et le developpement de la combustion dans ces deux geometries sont presentees. Pour terminer, nous presentons une methode de calcul des equations de bilan completes bidimensionnelles instationnaires, destinee a l'etude des configurations pour lesquelles le champ de pression n'est plus uniforme et incluant en particulier l'interaction entre des ondes de choc et des configurations presentees precedemment. Quelques resultats illustratifs sont presentes