Simulation numérique de l’écoulement d’un mélange air et phase dispersée pour l’allumage d’une chambre de combustion aéronautique via un formalisme Euler Lagrange
Auteur / Autrice : | Loïc Hervo |
Direction : | Bénédicte Cuenot, Jean-Mathieu Senoner |
Type : | Thèse de doctorat |
Discipline(s) : | Energétique et transferts |
Date : | Soutenance le 15/12/2017 |
Etablissement(s) : | Toulouse, ISAE |
Ecole(s) doctorale(s) : | École doctorale Mécanique, énergétique, génie civil et procédés (Toulouse) |
Partenaire(s) de recherche : | Laboratoire : Office national d'études et recherches aérospatiales. Département Multi-Physique pour l'Energétique - DMPE (Toulouse, Haute-Garonne) |
Equipe de recherche : Équipe d'accueil doctoral Énergétique et dynamique des fluides (Toulouse, Haute-Garonne) | |
Jury : | Président / Présidente : Pascale Domingo |
Examinateurs / Examinatrices : Benoît Fiorina, Stéphane Richard | |
Rapporteurs / Rapporteuses : Fabien Halter, Arnaud Mura |
Mots clés
Résumé
L'objectif de cette thèse est de contribuer au développement et à la validation d'outils numériques permettant la Simulation aux Grandes Echelles (SGE) de l'allumage d'un écoulement turbulent diphasique dans une chambre de combustion. Pour ce faire, une méthode de dépôt d'énergie modélisant l'apport d'énergie lié au claquage de la bougie d'allumage a été implémentée dans la chaîne de calcul CEDRE. Cette méthode a été validée sur une simulation de l'allumage d'un écoulement laminaire purement gazeux d'air et de propane. Une SGE de l'écoulement d'air du MERCATO a été effectué à l'aide du solveur Navier-Stokes CHARME de CEDRE. Cette simulation reproduit fidèlement l'écoulement turbulent non-réactif dans la chambre de combustion. Une méthode d'injection simplifiée FIMUR a été ajoutée au solveur lagrangien SPARTE de CEDRE. Dans cette méthode, des gouttes sont injectées directement au nez de l'injecteur avec une distribution de vitesse et de taille imposée. Une SGE de l'écoulement turbulent diphasique dispersé non-réactif dans la chambre MERCATO a ensuite été réalisée avec cette méthode. La comparaison des champs particulaires moyens de vitesse et de taille obtenus par simulation numérique avec les données expérimentales est satisfaisante. Enfin, des SGE de l'allumage de la chambre MERCATO ont été effectuées à partir du champ diphasique non-réactif simulé et de la méthode de dépôt d'énergie développée. Selon l'instant du dépôt d'énergie, les simulations conduisent à des allumages réussis ou ratés. La propagation de la flamme dans la chambre pour un allumage réussi a fait l'objet d'une analyse détaillée pour tenter de déterminer les principaux facteurs l'influençant.