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Sommaire: Simulation de la combustion turbulente non-premelangee par le modèle
Nomenclature
Introduction générale
Chapitre I : Généralité sur la combustion et la turbulence
I.1- Etat final d’un système réactif. Rappel du calcul de l’équilibre chimique
I.2- Les réactions les plus énergétiques
I.3- La diffusion moléculaire de masse, d’énergie et de mouvement
I.3.1-Une description de la diffusion moléculaire
I.3.2-La conduction de chaleur
I.3.3-La diffusion de quantité de mouvement
I.4 -Les équation de bilan de l’aérothermochimie
I.5-Les instabilités de combustion
I.5.1-Les instabilités des systèmes
I.5.2- Les instabilités propres au foyer
I.5.3- Les instabilités intrinsèques
I.6-Les écoulements swirlés
I.7- Définition du nombre de Swirl « S »
I..8- Les écoulements swirlés réactifs
I..9-Qu’est –ce qu’une flamme turbulente ?
I.10-Le calcul des flammes turbulentes non prémélangées à chimie rapide
I.11- Le «spectre » des échelles de longueur de la turbulence
Fermeture du système d’équations de bilan
I.12-Un aperçu sur les modèles de la turbulence
I.12.1-Modélisation k-ε
I.12.2-Modèle RNG k-ε
I.12.3-Modèle aux tensions de Reynolds (RSM)
I.12.4- Un nouveau outil « L.E.S »
Conclusion
Chapitre II :Présentation de l’approche « LES » pour l’étude de la combustion
II.1- Généralité sur la « L.E.S »
II.2- Mise en équation et filtrage « L.E.S »
II.3- Description du flux filtré F
II.3.1-Termes non-visqueux
II.3.2-Termes visqueux et modèles de transport
II.3.3-Termes de sous maille
II.4-Modèles de sous-maille
II.5-Tensions de Reynolds
II.5.1-Le modèle de Smagorinsky
II.5.2-Le modèle WALE
II.6-Les types de combustion
II.6.1-La combustion prémélangée
II.6.1.1-Les trois types de la flamme turbulente de prémélangée
II.6.1.1.A- Les flammes plissées
II.6.1.1.B- Les flammes de types « plissé-épaissi »
II.6.1.1.C- Les flammes « épaissies »
II.6.1.2-Les modèles utilisé pour la combustion prémélangée
II.6.1.2.1- La modèle « Eddy Break-Up »
II.6.1.2.2- Modèle G-équation
II.6.2-La combustion non-prémélangée
II.6.2.1-Classification des flammes de diffusion turbulente
II.6.2.2-Les modèles de simulation de la combustion non prémélangée
II.6.2.2.A- Le modèle des « flammlettes »
II.6.2.2.B- Le modèle Lagrangien MIL
II.6.2.2.C-Le modèle PDF
II.7-Les transferts de chaleur par rayonnement
II.8-Modèle P1 – gris
Conclusion
Chapitre III: Tutorial et testes
III.1- La généralisation du maillage par « GAMBIT »
III.2- Préparation pour le « prePDF »
III.3- Préparation pour le calcul « FLUENT »
III.4- L’applications pour les différentes conditions
Conclusion
Chapitre IV: Application à une chambre de combustion à deux jets coaxiaux
IV.1-La configuration expérimentale
IV.2-Maillage
IV.3-Résultats et discutions
IV.3.1-Vitesse
IV.3.2-Température
IV.3.3-Carbone mono-oxyde Co
IV.3.4-Fraction De Mélange
Conclusion
Conclusion et perspectives
Annexe
Références
Extrait du mémoire simulation de la combustion turbulente non-premelangee par le modèle
Chapitre I: Généralité sur la combustion et la turbulence
La combustion est une réaction chimique, globalement exothermique, au début lente mais pouvant devenir ensuite rapide et même violent, avec émission de rayonnement et élévation de température qui peut traduit par un dégagement de chaleur. Elle se produit dans un système « ouverte » ou dans un système « fermé », autrement dit avec ou sans échange de matière et d’énergie entre le système et le milieu extérieur. Les réactions chimiques ne peuvent se produit que si des espèces chimiques, atomes, ions, radicaux, molécules, commencent par se rencontrer ou du moins se trouver assez prés pour se modifier mutuellement. La réaction de combustion est globalement une réaction d’oxydo-réduction où l’oxydant est appelé comburant (oxygène pur ou dilué ozone, chlore, nitrates, etc.) et le réducteur est appelé combustible (H, CO, hydrocarbure, etc.) se déroulant suivant un mécanisme complexe, comprenant un grand nombre de réaction dites « élémentaire », les unes contre les autres libérant de la chaleur, le dégagement de chaleur prenant le pas sur la consommation. Si cette réaction oxydait de façon maximale le combustible, on pourrait écrire, globalement [1] : a comburant+b combustible —-> c CO2+ d H2O +…
La combustion turbulente non-premelangee
Cette écriture a pour objet d’indiquer simplement quels sont les produits initiaux et finals du processus, sans plus. On l’appelle la réaction de bilan stœchiométrique. Elle n’indique pas du tout ce qui passe au cours de la combustion.
La thermodynamique raisonne essentiellement sur des grandeur comme la température ou les concentrations qui n’ont de sens que pour les systèmes contenant des individus en nombre assez grand pour se prêter aux considérations statistiques. Les symboles chimique, H, HO, CH4, etc, y désignent donc sans la moindre ambiguïté des moles et non des atomes ou des molécules .
La combustion turbulente non-premelangee
Comme c’est déjà dit que la flamme ne mettent pas en jeu seulement des phénomènes chimiques, mais aussi des phénomènes physique et mécaniques de transport de gaz par diffusion et par convection. L’exemple de la flamme d’un briquet à gaz, le montre bien : lorsqu’on utilise celui-ci, on laisse d’abord sortir un jet de gaz (CH4), qui s’échappe avec certaine vitesse (de l’ordre de 1 à 2 m/s) à cause de pression de réservoir. Ce gaz entraîne avec lui, par frottement, l’air environnant, et l’air et le gaz se mélange ensemble dans le panace du jet. Lorsqu’on enflamme ensuit ce jet (par l’étincelle), il établie un zone de réaction ne peut se maintenir que parce que l’air et le gaz se sont mélangés et continuent en permanence à se mélanger tant que le jet de gaz s’échappe. Les flammes du type briquet à gaz, où combustible et comburant sont amenés séparément, sont appelées des flammes de diffusion.
Nous expliquons dans ce chapitre la nature des phénomènes de transport par diffusion et convection, et donner les lois et les équations de base qui les régissants.
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