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Conclusiong´en´eraleetperspectives
Synth`esedumanuscrit Cetravaildeth`eser´epond`auneprobl´ematiquecrucialepourlaconceptiondesfoyersae´ronautiques: ´elaborerunoutilnume´riquecapabledepre´direladynamiqueinstationnairedelaammediphasiqueau seindunechambredecombustionindustrielle.Enplusdure´gime´etabli,deuxre´gimesinstationnaires essentiellespourlesturbinessont´etudie´s:laphasedallumageetunre´gimepulse´.Cettederni`eree´tude s’inscrit dans une approche plus globale de me´thodes couplant me´canique des fluides et acoustique afin demieuxpr´edirelesinstabilite´sdecombustion. LapprocheSGEestchoisiepoursescapacit´esa`simulerpr´ecis´ementles´ecoulementsfortementins-tationnaires.Lesm´ethodesRANSsontmoinsbienadapte´esa`le´tudedunephasedallumageetles m´ethodesDNSnesontpasapplicables,`alheureactuelle,a`desge´om´etriesre´elles.Cetteconstatationest lepointdede´partdud´eveloppementdAVBPrseliear´edelbapac,eticilv,lomusensie,px:codeparall`ele dessimulationsauxgrandes´echellesdecoulementsre´actifsdansdesge´ome´triescomplexes.Cependant, ´ cetoutilnepermettaitpasjusqualorsdeprendreencomptelaphasedisperse´eetselimitaitdonc`ades applicationsoulecarburante´taitinjecte´sousformegazeuseoudontletempsd´evaporationduspray ` liquide´etaittr`escourt.
PartieI:de´veloppementduneextensionauxprobl´ematiquesdiphasiques
Apre`sun´etatdelartdes´etudesmen´eessurlacombustiondiphasiquepr´esent´edansleChap.1,de nombreuxeffortsrestent`afairepourcomprendreetmod´eliserlesph´enom`enesinstationnairesausein dunechambredecombustionre´ellealiment´eeencarburantliquide.Meˆmesilacombustionturbulente este´tudie´edepuisdenombreusesd´ecennies,lacombustiondespraynapasatteintunetellematurite´et peudoutilsSGEsontde´die´s`acetyped´ecoulement,notammentavecunformalismeeul´erien. Loutilde´veloppe´danscetravaildetheseconstitueunensemblecompletdemod`elespourlasi-` mulationauxgrandes´echellesde´coulementsre´actifsauseindege´ome´triescomplexes.Cependant,ce formalismefaitapparaıˆtredesbesoinsenmod´elisation:atomisationprimaireetsecondaire,mode`lede sous-maillepourlaphasedispers´ee,mouvementd´ecorr´el´e,granulom´etriemulti-classes,interactiondu spray avec les parois... En conclusion, l’outil de´veloppe´ et valide´ dans la partie I permet de re´aliser unee´tudedefaisabilit´edelasimulationde´coulementsfortementinstationnairestelsquedesse´quences dallumage,enprenantencomptelaphasedispers´ee.
CONCLUSION G´EN´ERALE ET PERSPECTIVES Partie II : application du solveur LES diphasique `a une chambre industrielle
LeChap.6pre´senteunee´tudeSGE`afroidet`achauddunfoyerr´eel.Le´tude`afroidportesurladis-persionetle´vaporationdunsprayetmeten´evidencelinuencedeladynamiquedelaphaseporteuse sur le mouvement des petites gouttes. Le processus d’e´vaporation produit du carburant gazeux principa-lement dans les zones o `u la dynamique de la phase porteuse maintient les gouttes et augmente leur temps dere´sidence.Lelienentredynamiquedesdeuxphases,e´vaporationetm´elangeestainside´taille´.Le´tude `achaudpermetded´eterminerlesm´ecanismesdestabilisationdelaammediphasique.Lesr´esultatsins-tantane´smontrentlimportanceduprocessusd´evaporationdanslastructurepartiellementpr´eme´lange´e de la flamme, tandis que les re´sultats moyenne´s montrent l’influence de l’e´vaporation sur les diagrammes defractiondemelangeetvalidentlesr´esultatsparcomparaisonaveclecodeRANSN3S-NATUR. ´ La phase d’allumage est un enjeu crucial pour la conception des foyers de demain et demeure une probl´ematiquescientiqueimportante.Sasimulationnum´eriqueposedenombreuxprobl`emesnotam-mentdufaitdestr`esfaiblese´chellesdetemps.LecodeAVBPe´ilspmetedspaunde`esspoetteilicetpxse au CFL de l’ordre du dixie`me de microseconde ce qui en fait un outil approprie´ pour cette proble´matique. LeChap.7pre´sentelespremiersre´sultatsdallumageobtenuseng´eom´etrier´eelleenprenantencompte ladispersionetl´evaporationdelaphasedisperse´e.Les´etapesdunallumager´eussisontpre´sent´ees: la naissance d’un noyau sphe´rique empli de gaz chauds autour de la bougie et la propagation de cette ammesphe´riquea`lensembledubrˆuleurpournalementatteindreunepositionstableprochedelin-jectionliquide.Cer´esultatd´emontrelafaisabilite´deloutilLES`acetypedapplicationsetsertdebase `adese´tudesplusquantitatives. LeChap.8sinte´resse`auneautreprobl´ematiqueindustriellefortelie´eaud´eveloppementdemo-teursmoinspolluantsdetypeLPP:lapre´dictionpre´cisedesinstabilit´esdecombustion.Bienquede nombreusespublicationsexpe´rimentalesetnume´riquessurlesujetsontdisponiblesdanslalitt´erature, son´etudeSGEencontextediphasiqueestune´etapesupplementairedanslacompre´hensionphysique ´ des interactions spray/flamme/acoustique. Les re´sultats obtenus dans cette the`se montrent la relation amme/acoustiquemais´egalementspray/acoustique.Deplus,lem´elangeestperturbe´`alafoisparla dynamique de la phase porteuse et par le processus d’e´vaporation, tous deux influence´s par la perturba-tionsinusoı¨dale.Cetteinteractione´tait´egalementvisibledansl´etudedelallumage,led´epoˆtd´energie produisantuneondeacoustiquesepropageantauseindufoyeretinuen¸cantladynamiquedelaamme de spray.
Bilan Cetravaildethe`seapportedes´ele´mentssuppl´ementairespourlacompr´ehensiondesph´enome`nesmis en jeu dans une flamme diphasique turbulente et leurs interactions. La simulation aux grandes e´chelles ame´liorelacompr´ehensiondesph´enom`enesinstationnairesetpermetdappre´henderlesmod`elesa`mettre enoeuvrepourmieuxcapturerlaphysique.Lesmod`elesexistants,dontunevalidationae´t´epr´esent´ee, ont permis d’expliquer la naissance et la stabilisation d’une flamme de spray, ai i ´ ` ns que sa reponse a une perturbation acoustique.
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Perspectives
Conclusiongen´eraleetperspectives ´
Dansleformalismeeule´rie´t´edanscetravaildethe`se,denombreuseshypoth`esessimpli-n presen catricesonte´te´prisesencompteetm´eritentdese´tudesplusapprofondies.Lapriseencompteduca-ract`erepolydispersedelaphasedispers´eeestunee´tapesupple´mentaireindispensableetafaitlobjet, enformalismeeule´rien,duntravaildeth`eseparMossa[63]quiaconduita`une´equationdetransport suppl´ementairedunevariablelie´eaudiam`etremoyeneta`ladensite´desurfacedelinterface.Lesinter-actionsparticule-particuleetparticule-paroisont´egalementa`prendreencompteetdenombreuxmode`les disponiblesdanslalitte´ratureenapprochelagrangiennedoiventeˆtreadapt´esauformalismeeule´rienet prisencomptedanslesolveurSGE.Lesmode`lesde´veloppe´spourmod´eliserlemouvementd´ecorr´ele´ doiventˆetrevalide´ssurunecongurationindustrielle.Lesmode`lesdesous-mailledoiventeˆtreappro-fondis pour une application industrielle [81]. L’e´tude pre´cise de l’atomisation primaire a conduit, en formalismelagrangien,`adesmod`elesquidoiventˆetreadapte´senformalismeeule´rienpourd´eterminer ´cisionlagranulome´trieinitialedspray.Laprobl´ematiquedelallumagedelachambredecom-avec pre u bustion annulaire comple`te, c’est-a`-dire de la propagation du front de flamme du secteur pilote vers les autressecteurs,reste´egalement`a´etudier[7].
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Bibliographie
[1] ALEEBGRRENG, D., VTEANENY, D., ESOLUOLGPOFO, F.,ANDPOINSOT eddy si Large, T. -mulations of combustion instabilities in premixed flames. InProceedings of the Summer Program. Center for Turbulence Research, NASA Ames/Stanford Univ., 1998, pp. 61–82. [2] APTE, S. V., MAHESH, K.,ANDLUNDGREN eulerian-lagrangian model to simulate, T. A two-phase/particulate flows. InAnnual Research Briefs. Center for Turbulence Research, NASA Ames/Stanford Univ., 2003. [3] APTE, S. V., MAHESH, K., MOIN, P.,ANDOEFELEIN, J. C. Large-eddy simulation of swirling particle-laden flows in a coaxial-jet combustor.International Journal of Multiphase Flow 29 (2003), 1311–1331. [4] BENDER, C. M.,ANDORSZAG, S.Advanced mathematical methods for scientists and engineers, 3rd ed. McGraw-Hill International Editions, 1987. [5] BENOIT, L.Pre´dictions des instabilite´s thermoacoustiques dans les turbines a gaz -` TH/CFD/05/41. PhD thesis, UNIVERSITE DE MONTPELLIER II, 2005. [6] BENOIT, L.,ANDNICOUD Numerical, F. assessment of thermo-acoustic instabilities in gas turbines.International Journal of Numerical Methods in Fluids 47(2005), 849–855. [7] BOILEAU, M., MOSSA, J.-B., CUENOT, B., POINSOT, T., BISSIE´RES, D.,ANDB ´ERAT, C. Toward les of an ignition sequence in a full helicopter combustor. InProceedings of the 1st workshop INCA(2005). [8] BORGHI In Background on droplets and sprays., R.Combustion and turbulence in two phase flows, Lecture Series 1996-02(1996), Von Karman Institute for Fluid Dynamics. [9] BORGHI links between turbulent combustion and spray combustion and their modelling. The, R. In8th International Symposium on Transport Phenomena in Combustion(1996), pp. 1–18. [10] BORGHI, R.,ANDCHAMPION, M.iedesammesM´eodasilnoithtteroe´, vol. ISBN 2-7108-0758-0. Editions TECHNIP, 2000. [11] BUTLER, T.,ANDO’ROURKE numerical method for two-dimensional unsteady reacting A, P. flows. In16th Symp. (Int.) on Combustion(1977), The Combustion Institute, pp. 1503 – 1515. [12] CANDEL, S., HUYNH, C.,ANDPOINSOT, T. modeling methods of combustion instabili- Some ties. InUnsteady combustion. Nato ASI Series, Kluwer Academic Publishers, Dordrecht, 1996, pp. 83–112.