Étude des instabilités de combustion au moyen des méthodes Lattice-Boltzmann

Lattice-Boltzmann modelling of combustion instabilities

• Auteur / Autrice : Ziyin Chen
• Direction : Pierre Boivin, Christophe Almarcha
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Sciences pour l'ingénieur : spécialité Mécanique et Physique des Fluides
• Date : Inscription en doctorat le 15/09/2022
• Etablissement(s) : Aix-Marseille
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole Doctorale Sciences pour l'Ingénieur : Mécanique, Physique, Micro et Nanoélectronique
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : M2P2 - Laboratoire de Mécanique, Modélisation et Procédés Propres

Mots clés

Mots clés libres

Combustion d'hydrogène

Instabilités de combustion

Méthodes Lattice-Boltzmann

Hydrogen combustion

Combustion instabilities

Lattice-Boltzmann methods

Résumé

Au cours de ma deuxième année, j'ai d'abord finalisé les études en 2D que j'avais réalisées pendant ma première année, qui avaient pour but d'investiguer les impacts du rapport d'équivalence de prémélange et de l'épaisseur de tunnel sur la symétrie des fronts. Les formes de front de flamme observées en expériences ont été reconstruites par les simulations en 2D, à la fois du point de vue qualitatif et quantitatif. De plus, l'effet Lewis sur le taux de réaction a été quantifié par le facteur d'amplification. Les études en 3D ont été établies avec une chimie en une étape, mais en considérant des nombres de Lewis différents. Le but est de prendre en compte les effets de la vue de côté sur la vue de face en 3D pour corriger le taux de consommation dans les simulations en 2D. En comparant les structures des flammes en 3D, deux types de correction du taux de consommation ont été posés : la correction globale et la correction locale, étant donné la forme universelle à vue de côté dans le cas Le = 1, mais des formes différentes avec Le = 0,5. Les résultats des simulations en 2D avec les corrections et les comparaisons avec la 3D ont validé la faisabilité de ce modèle de correction.

During my second year, I first completed the 2D studies that I had conducted during my first year, which aimed to investigate the impacts of the premixed equivalence ratio and tunnel thickness on the symmetry of the flame fronts. The flame front shapes observed in experiments were reconstructed through 2D simulations, both qualitatively and quantitatively. Additionally, the Lewis effect on the reaction rate was quantified by the amplification factor. The 3D studies were conducted with single-step chemistry, but considering different Lewis numbers. The goal was to account for the effects of the side view on the front view in 3D in order to correct the consumption rate in 2D simulations. By comparing the 3D flame structures, two types of consumption rate corrections were proposed: global correction and local correction, given the universal side view shape in the case of Le = 1, but different shapes with Le = 0.5. The results of the 2D simulations with the corrections and the comparisons with the 3D simulations validated the feasibility of this correction model.