Dans le processus de conception d'un foyer aeronautique de nombreuses etapes de validation sont necessaires pour rendre un prototype viable Le re allumage en altitude est bien avant la consommation de carburant ou l'emission de polluants le critere limitant dans le developpement de nouveaux mo teurs Simuler numeriquement un processus d'allumage par bougie est un defi scientifique car il met en jeu dans un processus instationnaire la turbulence les ecoulements diphasiques la thermochimie et l'acoustique Le developpement d'un outil numerique adapte est le but de ce travail de these Ce chapitre presente donc la simulation numerique d'un allumage Fig au sein du foyer industriel a l'aide du code parallele AVBP detaille dans la Partie I qui combine une approche aux grandes echelles un forma lisme eulerien et un modele de flamme epaissie dynamiquement L'etude a chaud a permis de determiner les mecanismes de stabilisation de la flamme diphasique Ce chapitre montre les mecanismes de pro pagation de la flamme depuis sa naissance sous forme d'une flamme spherique au niveau de la bougie jusqu'a sa forme stabilisee La comprehension de cette propagation permet une meilleure conception de la chambre et ameliore le positionnement de la bougie pour assurer un allumage dans tous les regimes moteur et a toutes les altitudes Le lecteur se referera egalement aux publications dans Proceedings of the ECCOMAS Thematic Conference on Computational Combustion et Proceedings of the 1st Workshop INCA disponibles respectivement en annexes B et C

Stéphane Pascaud

Description

Niveau: Supérieur, Doctorat, Bac+8
Chapitre 7 Allumage 7.1 Introduction Dans le processus de conception d'un foyer aeronautique, de nombreuses etapes de validation sont necessaires pour rendre un prototype viable. Le re-allumage en altitude est, bien avant la consommation de carburant ou l'emission de polluants, le critere limitant dans le developpement de nouveaux mo- teurs. Simuler numeriquement un processus d'allumage par bougie est un defi scientifique, car il met en jeu dans un processus instationnaire la turbulence, les ecoulements diphasiques, la thermochimie et l'acoustique. Le developpement d'un outil numerique adapte est le but de ce travail de these. Ce chapitre presente donc la simulation numerique d'un allumage (Fig. 7.1) au sein du foyer industriel a l'aide du code parallele AVBP detaille dans la Partie I qui combine une approche aux grandes echelles, un forma- lisme eulerien et un modele de flamme epaissie dynamiquement. L'etude a chaud a permis de determiner les mecanismes de stabilisation de la flamme diphasique. Ce chapitre montre les mecanismes de pro- pagation de la flamme depuis sa naissance sous forme d'une flamme spherique au niveau de la bougie jusqu'a sa forme stabilisee. La comprehension de cette propagation permet une meilleure conception de la chambre et ameliore le positionnement de la bougie pour assurer un allumage dans tous les regimes moteur et a toutes les altitudes. Le lecteur se referera egalement aux publications dans Proceedings of the ECCOMAS Thematic Conference on Computational Combustion, 2005 [67] et Proceedings of the 1st Workshop INCA, 2005 [68], disponibles respectivement en annexes B et C.

• fraction massique de carburant


• allumage


• profil gaussien en temps et en espace defini par l'eq


• temps de l'ordre de la seconde


• depot d'energie


• champ de pression


• bougie ?˙spark


• champ de fraction massique de kerosene


• formation de la flamme spherique

Sujets

• Allumage

Informations

• Publié par: profil-feym-2012
• Nombre de lectures: 36
• Langue: Français
• Poids de l'ouvrage: 2 Mo

Extrait

Chapitre 7

Allumage

7.1 Introduction

Dansleprocessusdeconceptiond’unfoyera ´ eronautique,denombreuses ´ etapesdevalidationsont necessaires pour rendre un prototype viable. Le re´-allumage en altitude est, bien avant la consommation ´ decarburantoul’e ´ missiondepolluants,lecrite ` relimitantdansled ´ eveloppementdenouveauxmo- teurs.Simulernume ´ riquementunprocessusd’allumageparbougieestund ´ efiscientifique,carilmet enjeudansunprocessusinstationnairelaturbulence,les ´ ecoulementsdiphasiques,lathermochimieet l’acoustique.Lede ´ veloppementd’unoutilnum ´ eriqueadapt ´ eestlebutdecetravaildeth ` ese.Cechapitre ´esentednclasimulationnum´eriqued’unallumage(Fig.7.1)auseindufoyerindustriela`l’aidedu pr o codeparall ` eleA VBP alsnade ´ lliate ´ dinmbcouiIqiertPaofnu-amrcoehuagxueenparpchelles,randes ´ e lismeeul´erienetunmode`ledeflamme´epaissiedynamiquement.L’´etude`achaudapermisdede´terminer lesm ´ ecanismesdestabilisationdelaflammediphasique.Cechapitremontrelesme ´ canismesdepro- pagation de la flamme depuis sa naissance sous forme d’une flamme sphe´rique au niveau de la bougie jusqu’a ` saformestabilis ´ ee.Lacompr ´ ehensiondecettepropagationpermetunemeilleureconceptionde lachambreetame´liorelepositionnementdelabougiepourassurerunallumagedanstouslesr´egimes moteureta ` touteslesaltitudes.Lelecteursere ´ f ` ererae ´ galementauxpublicationsdansProceedings of the ECCOMAS Thematic Conference on Computational Combustion, 2005[67] etProceedings of the 1st Workshop INCA, 2005[68], disponibles respectivement en annexes B et C.

7.2Aspectsn ´ iesetde ´ po ˆ td’ ´ energie umer qu

Lesconditionslimites,ainsiquelepointdefonctionnement ´ etudi ´ e,sontidentiquesaucasdel’ ´ ecoule- mentsanscombustion(section6.3).LasolutioninitialedececalculSGEd’allumagecorrespond ` aun e ´ coulementsanscombustion(Chap.6.3)avecdesgouttesquip ´ en ` etrentdanslachambre,s’e ´ vaporentet remplissentlachambredecarburantgazeux.Cettesolutioncarbur ´ eeestobtenueeneffectuantuncalcul SGE sans combustion jusqu’a` ce que toute la zone primaire de la chambre soit remplie de carburant

A LLUMAGE gazeux.Cettetechniquepermetdes’assurerqueled´epoˆtd’e´nergiesuffira`aprovoquerl’allumagedela chambre.Eneffet,lorsdestentativesd’allumagedelachambre,lorsquelazoneprimairen’ ´ etaitpassuf- fisammentcarbure´e,il´etaitne´cessairedere´aliserdeuxd´epoˆtsd’´energiesuccessifsespace´sdequelques millisecondespourr ´ eussirl’allumage.L’influencedupremierd ´ ep ˆ otd’ ´ energiesurlar ´ eussitedusecond nefaitpasl’objetdecetravail.Danslare´alite´,lestentativesd’allumagesontge´n´eralementespac´eesd’un temps de l’ordre de la seconde ce qui constitue un temps de simulation beaucoup trop grand pour une SGE.Lechoixs’estdoncport´esurunseuld´epˆotd’e´nergiesuffisammentgrandpourgarantirlare´ussite del’allumageeta ` uninstantou ` toutelazoneprimaireestcarbure ´ e.Latechniqued’allumageutilis ´ ee supposeunbrouillarddegouttestr`espetitesetsuffisammentsemblablespourpermettred’homoge´n´eiser lespraycequiestlabasedel’approcheeul ´ erienne.Ainsi,contrairementa ` l’approchelagrangienne,la questiondesavoirsil’´etincellealieusurunegoutteouentredesgouttesneseposepas:danslevo- lumedel’ ´ etincelle,ilyadume ´ langeair/carburant ´ evapore ´ etdetre ` snombreusesgouttes.L’ ´ etincelle elle-meˆme est reproduite par l’ajout d’un terme source dans l’e´quation de conservation de l’e´nergie de ´ laphaseporteuse.Cetermesourcerepresenteund ´ epo ˆ td’e ´ nergieparunebougie˙ω spark et suit un profil gaussienentempsetenespaced´efiniparl’Eq.7.1. 2 ˙ω spark 2( = π E ) s 2 park 3 e − 21   σ t− t t 0  +  σ x− r x 0  2 +  y−y σ r 0  2 +  σ z− r z 0  2  (7.1) σ t σ r ou`E spark rrocpoesaundntmotdan´’nereigdee´op´se,t 0 et (x 0 ,y 0 ,z 0 ) sont respectivement l’instant et la position de l’amplitude maximale, etσ t etσ r eigrene ´ ’dto ˆ p ´ eudtdenemacplem.s’Lice ´ saosyteprts- ´ ecales estsitu´ea`l’emplacementdelabougie,c’est-a`-dire`a5mmiora´pusdpaleetsdeuxjerueereeieldstner dilution primaires (Fig. 7.1).

F IG . 7.1 -Etude de l’allumage par bougie

Lesparam ` etrestemporelssontdefinispar:σ t = 160µsett 0 = 80µs . Les caracte´ristiques du terme ´ sourceetdelabougiere ´ ellesontidentiquesa ` l’exceptiondel’ ´ energievolumiqued ´ epose ´ eetdurayon surlequels’appliqueled ´ epo ˆ td’e ´ nergie.Cesdeuxcrit ` eressontcomparesdansleTab.7.1. ´ EnergievolumiqueUnite ´ Bougier ´ eelleTermesource E spark /σ r 3 J.mm −3 0.04 0.64 σ r mm 0.5 5 T AB . 7.1 -Energie volumique de´pose´e

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