Thèse soutenue

Analyse linéaire et non-linéaire des instabilités de combustion : application aux systèmes à injection multipoints et stratégies de contrôle

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Auteur / Autrice : Nicolas Noiray
Direction : Sébastien Candel
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Énergétique
Date : Soutenance en 2007
Etablissement(s) : Châtenay-Malabry, Ecole centrale de Paris
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire d'énergétique moléculaire et macroscopique, combustion (Gif-sur-Yvette, Essonne)

Mots clés

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Mots clés contrôlés

Mots clés libres

Résumé

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Cette thèse de doctorat s’organise autour de la problématique des instabilités de combustion, qui résultent d’un couplage résonant entre des flammes et l’acoustique d’un brûleur. Ce phénomène d’instabilité peut apparaître dans de nombreuses configurations industrielles. Il peut avoir des conséquences particulièrement sérieuses pour les installations (vibration des structures, extinction de flammes, intensification des flux de chaleur vers les parois, rayonnement sonore puissant) et dans des cas extrêmes conduire à l’endommagement d’éléments du système. Ce type de couplage a été largement étudié. Les travaux les plus récents concernent plus spécialement la dynamique de la combustion dans les foyers avancés de turbines à gaz. Les mécanismes élémentaires entrant en jeu sont maintenant bien connus. Il reste cependant beaucoup de questions fondamentales concernant les mécanismes de couplage, la saturation des oscillations conduisant aux cycles limites observés en pratique, les phénomènes de déclenchement non linéaire des instabilités, la commutation de modes apparaissant notamment au cour de transitoires. . . L’effort scientifique important, dans lequel s’inscrit cette thèse, est mené afin de mieux comprendre les phénomènes conduisant à des régimes de combustion instables, de développer des méthodes permettant la prévision des niveaux d’oscillation au cycle limite, et de trouver des solutions efficaces permettant d’empêcher leur apparition. L’étude est à la fois menée sur le plan expérimental et théorique et numérique. Les deux résultats majeurs de cette thèse sont : (1) L’analyse de stabilité non-linéaire, (2) la mise au point d'une nouvelle stratégie de contrôle passif.