Etude de la combustion turbulente via des fonctions de densité de probabilité

Abstract

The use of new techniques of injection allowed to the improve combustion performance (stability, reduction of pollutants ...). It is important to know the combustion characteristics of these hybrid fuels in different conditions; in order to use them in different fields of application. The experimental approach is expensive and limited to certain operating conditions. However, the numerical calculation may be the best solution, given the progress in the field of computing and modelling. In this context, reactive flows are considered as complex and for its validation the coupling of LES / PDF is selected. This later has show up its capabilities not only in academic configuration. The aim of this thesis is to demonstrate the potential of this coupling for the prediction in both type of combustion (lean premixed and non-premixed) in two different types of combustion chambers. Finally, the validation of the simulation is based on experimental results. They encourage and demonstrate the proper representation of the profile parameters (velocity, turbulence intensity and temperature) and the good detection of the flow morphology (flame and zone of recirculation). L’utilisation des nouveaux techniques de l’injection permet d’améliorer les performances de la combustion (stabilité, réduction des polluants, …). Il est primordial de connaître les caractéristiques de la combustion de ces combustibles hybrides dans différentes conditions, afin de pouvoir les utiliser d’une manière sûre et efficace dans les installations pratiques. L’approche expérimentale reste coûteuse et limitée à certaines conditions opératoires. Cependant, le calcul numérique peut constituer la solution la plus adaptée, compte tenu du progrès réalisé dans le domaine de l’informatique et de la modélisation. Dans ce contexte, les écoulements réactifs considérés sont complexes et dans un souci de validation, le couplage de LES/PDF doit montrer ses capacités sur des configurations non seulement académiques. Le but de cette thèse est de démontrer le potentiel de ce couplage pour la prédiction des écoulements réactifs pauvre prémélangée et non-prémélangés dans deux types de chambres de combustion. Enfin, La validation de la simulation est basée sur des résultats expérimentaux. Les résultats obtenus sont encourageants et démontrent, entre autres, la bonne représentation du de profiles des paramètres (vitesse, intensité turbulente et température). En plus la bonne détection de la morphologie de l’écoulement (front de la flamme et zone de récirculation). إستخدام تقنيات جديدة لحقن الوقود في المحركات يحسن أداء الاحتراق (الاستقرار، والحد من الملوثات...). من المهم أن نعرف خصائص احتراق هذه الأنواع من الوقود الهجين في ظروف مختلفة وذلك لاستخدامها في بيئة آمنة وفعالة في مختلف المجالات. المنهج التجريبي مكلف ومحدودة لظروف تشغيل معينة. ومع ذلك فإن الحساب العددي قد يكون الحل الأفضل ، في ضوء التقدم المحرز في مجال الحاسوب والمحاكاة. في هذا السياق ، فإن دراسة السيلان للوقود معقدة، ومن أجل ذلك نستعمل نماذج خاصة وقد اخترنا في هذه الدراسة والهدف من هذه الرسالة هو إبراز إمكانات هذين النموذجين في دراسة الأنواع المختلفة من LES/PDF النموذجين الاحتراق.أخيرا، التحقق من نتائج المحاكاة يستند على النتائج التجريبية. النتائج المحصل عليها مشجعة وتثبت ، في جملة أمور ، التمثيل البياني للمعلمات (سرعة وشدة الاضطراب ودرجة الحرارة) بالإضافة إلى الكشف الجيد للمورفولوجية التدفق (منطقة اللهب... )