Simulations numériques des instabilités de combustion dans les foyers aéronautiques

• Auteur / Autrice : Jean-Philippe Legier
• Direction : Thierry Poinsot
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mécanique des fluides
• Date : Soutenance en 2001
• Etablissement(s) : Toulouse, INPT

Mots clés

Mots clés contrôlés

Thermodynamique

Moteurs à réaction

Aéronautique

Simulation par ordinateur

Combustion

Résumé

Le développement des nouvelles chambres de combustion moins polluantes, présentées en première partie de ce mémoire, passe par la compréhension de phénomènes instationnaires tels que les instabilités de combustion. La simulation des grandes structures instationnaires de la turbulence (LES), associée à des modèles de combustion permet l'étude de ces phénomènes. La deuxième partie de ce mémoire présente le modèle de flamme épaissie dynamique et le schéma cinétique PEA, développés pour prendre en compte les spécificités de la réaction et de l'écoulement dans les foyers aéronautiques : zones de mélange, flammes de diffusion et de prémélange à richesse variable. Ces modèles sont implantés dans le code parallèle AVBP présenté au chapitre 3. Ces modèles ont été validés par l'étude d'un brûleur propane/air bidimensionnel, installé au laboratoire EM2C (Châtenay Malabry). Les comparaisons réalisées avec des résultats expérimentaux portent sur des champs moyens, et sur l'évaluation de la réponse instationnaire de la flamme soumise à des perturbations. Ceci est réalisé en déterminant le facteur d'amplification n et le temps de retard T de la réponse de la flamme. La mesure de n et T a été réalisée expérimentalement et numériquement avec la même procédure, ce qui constitue une originalité et un point fort de ce travail. Une comparaison directe des champs de vitesse et taux de réaction instantanés a aussi été réalisée. Ces comparaisons valident l'utilisation de la LES et du modèle de flamme épaissie dynamique pour l'étude et la prévision des instabilités de combustion. Enfin, la simulation d'une configuration industrielles (l'injecteur LPP BE01) montre que les modèles de combustion et de LES sont applicables à une géométrie complexe. Les résultats retrouvent les deux régimes de stabilisation de la flamme observés expérimentalement. L'étude d'un régime transitoire analogue au phénomène de Flash-Back a été réalisée.