ETUDE EXPERIMENTALE ET MODELISATION DE LA COMBUSTION TURBULENTE GAZ-SOLIDE DANS UNE CONDUITE PDF Download
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Author: Jean-Michel Most Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 219
Book Description
ETUDE THEORIQUE DE LA COMBUSTION HETEROGENE. DESCRIPTION DES MONTAGES EXPERIMENTAUX ET DES METHODES DE MESURE UTILISES POUR L'ETUDE DE LA COMBUSTION HETEROGENE GAZ-SOLIDE ET DE SA "SIMULATION" PARTIELLE PAR INJECTION D'UN GAZ COMBUSTIBLE DANS UN ECOULEMENT GAZEUX. CONFRONTATION DES RESULTATS EXPERIMENTAUX ET THEORIQUES OBTENUS A PARTIR DES DIFFERENTS MODELES
Author: Jean-Michel Most Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 219
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ETUDE THEORIQUE DE LA COMBUSTION HETEROGENE. DESCRIPTION DES MONTAGES EXPERIMENTAUX ET DES METHODES DE MESURE UTILISES POUR L'ETUDE DE LA COMBUSTION HETEROGENE GAZ-SOLIDE ET DE SA "SIMULATION" PARTIELLE PAR INJECTION D'UN GAZ COMBUSTIBLE DANS UN ECOULEMENT GAZEUX. CONFRONTATION DES RESULTATS EXPERIMENTAUX ET THEORIQUES OBTENUS A PARTIR DES DIFFERENTS MODELES
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Les modèles de combustion turbulente prémélangée basés sur le concept de flamelettes étudiés ici, en découplant la turbulence et la combustion, analysent la flamme comme une fine surface plissée et connectée par l'écoulement turbulent. Le taux de réaction par unité de volume est écrit comme le produit du taux de réaction par unité de surface de flamme (issu des calculs de structure de flamme laminaire) par la densité de surface de flamme (surface de flamme disponible par unité de volume). La densité de surface de flamme peut être obtenue soit par une expression algébrique à partir des caractéristiques géométriques de la flamme, soit à l'aide d'une équation exacte de transport. Certains termes de cette équation ne sont pas fermes et nécessitent une modélisation. L'essentiel de cette thèse est consacré à l'analyse expérimentale des modèles de densité de surface de flamme. L'étude a été menée sur une flamme de prémélange propane/air stabilisée par un barreau dans une conduite rectangulaire. Plusieurs diagnostics ont été mis en œuvre pour cette étude. L'imagerie d'émission spontanée C H fournit l'image de la zone de réaction. L'analyse de gaz donne la composition moyenne des gaz avec une assez bonne précision. La tomographie laser produit les caractéristiques géométriques instantanées puis moyennes du front de flamme. Enfin, la vélocimétrie laser Doppler détermine le champ de vitesse moyen et ses fluctuations. L'utilisation de toutes ces techniques pour différentes conditions opératoires nous a permis de constituer une base de données expérimentale complète et de préciser quelques caractéristiques de l'écoulement pour valider et améliorer certains termes des principaux modèles de flammelettes.
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DESCRIPTION DU DISPOSITIF EXPERIMENTAL ET DES METHODES DE DIAGNOSTIC. RESULTATS DE MESURE OBTENUS SUR UN MELANGE HOMOGENE DE PROPANE, D'AIR ET DE GAZ DE COMBUSTION. MODELE BIDIMENSIONNEL DE L'ECOULEMENT REACTIF TURBULENT. CONDITIONS AUX LIMITES ET INTEGRATION NUMERIQUE. COMPARAISON DU MODELE ET DE L'EXPERIENCE
Author: Tarek Echekki Publisher: Springer Science & Business Media ISBN: 9400704127 Category : Technology & Engineering Languages : en Pages : 496
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Turbulent combustion sits at the interface of two important nonlinear, multiscale phenomena: chemistry and turbulence. Its study is extremely timely in view of the need to develop new combustion technologies in order to address challenges associated with climate change, energy source uncertainty, and air pollution. Despite the fact that modeling of turbulent combustion is a subject that has been researched for a number of years, its complexity implies that key issues are still eluding, and a theoretical description that is accurate enough to make turbulent combustion models rigorous and quantitative for industrial use is still lacking. In this book, prominent experts review most of the available approaches in modeling turbulent combustion, with particular focus on the exploding increase in computational resources that has allowed the simulation of increasingly detailed phenomena. The relevant algorithms are presented, the theoretical methods are explained, and various application examples are given. The book is intended for a relatively broad audience, including seasoned researchers and graduate students in engineering, applied mathematics and computational science, engine designers and computational fluid dynamics (CFD) practitioners, scientists at funding agencies, and anyone wishing to understand the state-of-the-art and the future directions of this scientifically challenging and practically important field.
Author: Santanu De Publisher: Springer ISBN: 9811074100 Category : Science Languages : en Pages : 663
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This book presents a comprehensive review of state-of-the-art models for turbulent combustion, with special emphasis on the theory, development and applications of combustion models in practical combustion systems. It simplifies the complex multi-scale and nonlinear interaction between chemistry and turbulence to allow a broader audience to understand the modeling and numerical simulations of turbulent combustion, which remains at the forefront of research due to its industrial relevance. Further, the book provides a holistic view by covering a diverse range of basic and advanced topics—from the fundamentals of turbulence–chemistry interactions, role of high-performance computing in combustion simulations, and optimization and reduction techniques for chemical kinetics, to state-of-the-art modeling strategies for turbulent premixed and nonpremixed combustion and their applications in engineering contexts.
Author: Eric Bourguignon Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 240
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CE TRAVAIL PORTE SUR L'ETUDE DE LA COMBUSTION TURBULENTE DE PREMELANGE DANS UN ECOULEMENT A JETS OPPOSES. DANS CETTE CONFIGURATION, DEUX JETS IDENTIQUES DE MELANGE DE METHANE/AIR, TURBULENTS ET AXISYMMETRIQUES S'OPPOSENT ET FORMENT UN POINT D'ARRET. CE DISPOSITIF EXPERIMENTAL PERMET DE STABILISER DES FLAMMES PLANES, OU L'ETIREMENT EST UN PARAMETRE CONTROLE. CETTE ETUDE EXPERIMENTALE S'APPUIE SUR DES DIAGNOSTICS OPTIQUES CLASSIQUES TELS QUE LA VELOCIMETRIE DOPPLER LASER (V.D.L.) EN UN POINT ET LA TOMOGRAPHIE PAR PLAN LASER MAIS AUSSI SUR DES DISPOSITIFS PLUS ORIGINAUX, DEVELOPPES AU COURS DE CE TRAVAIL, AVEC LA V.D.L. EN DEUX POINTS ET LE COUPLAGE V.D.L.-DIFFUSION DE MIE. UNE PARTIE DE CE TRAVAIL CONCERNE L'ECOULEMENT NON-REACTIF ET PRESENTE UNE ETUDE DES CARACTERISTIQUES TURBULENTES D'UN ECOULEMENT A POINT D'ARRET, EN FONCTION DE DEUX GEOMETRIES : L'ECOULEMENT CONTRE UNE PAROI SOLIDE ET L'ECOULEMENT A JETS OPPOSES. DANS LA CONFIGURATION A JETS OPPOSES, LE PROBLEME DES BASSES FREQUENCES EST MIS EN EVIDENCE AU NIVEAU DE LA MESURE DES ECHELLES SPATIALES. LES RESULTATS SONT COMPARES AVEC UNE MODELISATION DE CHAMPION ET LIBBY ET CONFORTENT LEURS HYPOTHESES ET LEURS RESULTATS THEORIQUES. UNE AUTRE PARTIE DE CE TRAVAIL EST CONSACRE A L'ECOULEMENT REACTIF. LE PROBLEME DE L'EXTINCTION GLOBALE DE CES FLAMMES EST TRAITE. LA COMPARAISON AVEC D'AUTRES ETUDES EST REALISEE AINSI QU'AVEC LA MODELISATION (BML). UNE NOUVELLE METHODE A ETE MISE EN PLACE POUR EVALUER LE TAUX DE PRODUCTION MOYEN ET MONTRE QUE LA DETERMINATION USUELLE DE LA VITESSE DE COMBUSTION TURBULENTE DANS LES ECOULEMENTS DE STAGNATION EST ERRONEE. IL EST MONTRE QUE LE FLUX TURBULENT PEUT ETRE NEGLIGE. ENFIN, LA COMPARAISON DES DONNEES EXPERIMENTALES AVEC LA THEORIE DE BRAY-MOSS LIBBY MONTRE UN DESACCORD A L'APPROCHE DES CONDITIONS D'EXTINCTION DES FLAMMES.
Author: Ronnie Knikker Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 232
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La simulation numérique est un outil important pour mieux comprendre et prédire les systèmes de combustion industriels, où interviennent des phénomènes physiques complexes à des échelles caractéristiques très variées. La simulation des grandes échelles (LES), où les grandes structures de l’écoulement sont calculées explicitement et l’effet des plus petites est modélisé, apparaît alors comme une approche particulièrement prometteuse. Elle nécessite Donc de disposer de modèles décrivant l’action des échelles non-résolues sur les échelles calculées. Le principal objectif de cette thèse est le développement et la validation de modèles de sous-mailles pour la simulation de la combustion turbulente prémélangée. L’étude expérimentale d’une flamme turbulente en V stabilisée derrière un obstacle a été réalisée au moyen de techniques de mesures avancées. Des visualisations du front de flamme instantané effectuées par fluorescence induite par laser ont permis l’analyse de la modélisation de sous-maille du taux de réaction. L’interaction de la flamme avec une onde acoustique a été étudiée car son mécanisme est considéré comme une étape importante dans le développement des instabilités de combustion. De larges structures cohérentes de la flamme ont été observées, ainsi que de fortes contributions du taux de réaction de sous-maille phénomènes qui doivent être reproduits par les modèles LES. Des analyses détaillées des données expérimentales ont conduit au développement d’un modèle basé sur la courbure de la flamme résolue. Ce modèle prédit une action importante du modèle de sous-maille dans les régions où le front de flamme résolu est fortement courbé, en accord avec les expériences. Un second modèle, basé sur le concept de similarité, désormais classique en modélisation pour la simulation des grandes échelles des écoulements non-réactifs, a également été proposé et testé. Un complément attractif à ce modèle a été développé par une extension originale de la théorie des fractals à là LES des écoulements réactifs. La modélisation fractale du taux de réaction de sous-maille est discutée et analysée à partir des données expérimentales. Une formulation dynamique de ce modèle a également été étudiée. Enfin, l’approche LES analysée dans ce travail a été implantées dans un code de calcul numérique existant et des premiers calculs de la configuration expérimentale ont été réalisés. Les aspects critiques de ces simulations sont discutés et les premiers résultats du modèle de similarité proposé sont comparés aux données expérimentales et à un modèle de sous-maille exitant.
Author: Sophie Moissette Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 248
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Cette étude constitue une contribution au développement d'outils de simulation d'écoulements gaz-solide en situation anisotherme, présents dans de nombreuses applications industrielles (séchage, combustion, ). La modélisation repose sur une approche euler-lagrange et s'appuie sur une représentation fine des mécanismes qui affectent le comportement de la suspension (modèle k-epsilon anisotrope, à bas Reynolds et modèle WET, suivi lagrangien avec collisions et dispersion, couplage entre les phases). L'influence des différents phénomènes et de leur modélisation sur le comportement de chaque phase est évaluée par plusieurs études paramétriques et par confrontation avec des résultats issus de la littérature. Le code de calcul s'est avéré capable de prédire la modulation des échanges thermiques en présence de particules pour une gamme relativement large d'écoulements, même si plusieurs problèmes se posent encore pour les particules les plus petites et pour les plus forts taux de chargement.
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En simulation aux grandes échelles (LES), les grandes structures turbulentes sont explicitement calculées tandis que les effets des plus petites sont modélisés en utilisant des modèles de sous maille. Cette formulation permet en combustion turbulente de déterminer l'interaction entre les structures cohérentes, le dégagement de chaleur instationnaire et la pression acoustique qui est responsable du développement des instabilités de combustion. La validation de la LES en combustion non prémélangée, exige la connaissance du mélange entre les réactifs, de la position de la zone de réaction et la distribution des gaz brûlés. Ainsi la chambre de combustion utilisée pour cette étude est conçue pour faciliter le diagnostic optique (configuration bidimensionnelle) et les simulations numériques. Afin d'étudier la réponse de la flamme aux perturbations acoustiques longitudinales, un ingrédient clef pour prévoir et analyser les instabilités de combustion, la circulation d'air est modulée par des ondes acoustiques. Ainsi, la fonction de transfert de la flamme est alors déterminée en terme d'amplification et de déphasage (modèle n-tau). Les indices n et tau extraits à partir des simulations LES du même brûleur sont en accord avec les données expérimentales. La distribution des gaz brûlés et la fraction massique de propane ont été extraites en utilisant la PLIF simultanée sur le radical OH et la vapeur d'acétone tandis que la vitesse est mesurée avec la PIV. Ces diagnostics montrent que l'excitation acoustique module le mélange des réactifs et la distribution des gaz brûlés, mécanismes principaux de la stabilisation des flammes et que la LES reproduit les tendances observés.
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DEUX ETUDES DISTINCTES ONT ETE EFFECTUEES : -EN ECOULEMENT NON REACTIF, OU SEUL L'ASPECT AERODYNAMIQUE CORRESPONDANT AU MELANGE DE DEUX ECOULEMENTS PERPENDICULAIRES EST ETUDIE; -EN COMBUSTION, OU UNE FLAMME DE DIFFUSION EST STABILISEE DANS LE REACTEUR PAR INJECTION PARIETALE DE PROPANE DANS DE L'AIR. MODELISATION NUMERIQUE DE L'ECOULEMENT A PROXIMITE DE LA PAROI
Author: Jean-Michel Most
Author: Jean-Michel Most
Author: Claire Martel
Author: YANNICK.. CHAUVEAU
Author: Tarek Echekki
Author: Santanu De
Author: Eric Bourguignon
Author: Ronnie Knikker
Author: Sophie Moissette
Author: Bertrand Varoquie
Author: BENEDICTE.. HARDOUIN DUPARC