Mise au point de schemas cinetiques reduits pour decrire la formation des polluants dans la combustion

Development of reduced kinetic schemes for the description of pollutants formation in combustion

• Auteur / Autrice : Marc Ferrendier
• Direction : Christian Vovelle
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences appliquées
• Date : Soutenance en 1998
• Etablissement(s) : Orléans

Résumé

Les nouvelles methodes de reduction par analyse mathematique du mecanisme cinetique detaille, considere comme un systeme dynamique, permettent de proposer de nouvelles voies pour diminuer la dimension des schemas cinetiques. Il est necessaire de calculer un variete lente (une table numerique) correspondant a la dynamique lente du systeme chimique. Les varietes lentes etudiees sont construites a l'aide des methodes ildm (maas et pope) et ps (duchene et rouchon) et sont de dimension 1 ou 2 (une ou deux variables d'avancement). Le domaine de validite des schemas reduits est limite a un domaine de chimie haute temperature, t t#c. Dans le cas d'une combustion co/h2/n2-air, et pour des schemas reduits de dimension 2, on a t#c 750k. Deux variables d'avancement sont suffisantes pour estimer correctement la structure et la vitesse de flamme laminaire. Pour une combustion ch4-air, et pour des schemas reduits de dimension 2, on a t#c 1500k. Une augmentation du nombre de variables d'avancement est indispensable pour obtenir une bonne estimation de la vitesse de flamme laminaire. Ces conditions suggerent que les problemes d'allumage sont en dehors du domaine d'application des methodes ildm et ps. L'etude des differents mecanismes de formation des polluants montre que la contribution du mecanisme de zeldovich est dominante pour des configurations premelangees pauvres ou stchiometriques ( 1. 2) ou pour des configurations non-premelangees ou la temperature de l'air est elevee (t#a#i#r 1000k) et a haute pression (p 10 bars). Pour ces conditions, le modele mpkiva de formation de no (version ifp du code kiva) est correctement adapte aux besoins des calculs moteurs. Des ameliorations, par la mise en oeuvre de schemas cinetiques reduits plus precis, sont cependant possibles. On presente une nouvelle formulation pour l'estimation de la formation de no basee sur le mecanisme de zeldovich et la mise en oeuvre d'un schema reduit ps de dimension 2.