Cerfacs Entrez dans le monde de la haute performance...

🎓 Soutenance de Thèse : Nicola DETOMASO

  Mardi 18 juin 2024 Ă  14h00

  Thèses Cerfacs       Cerfacs, Toulouse, France    

Simulation aux grandes échelles de la combustion à volume constant : modélisation numérique des flammes turbulentes propagatives dans des mélanges non homogènes

Le cycle thermodynamique classique des turbines Ă  gaz n’a subi aucune modification majeure au cours des dernières dĂ©cennies, et les amĂ©liorations d’efficacitĂ© les plus importantes ont Ă©tĂ© obtenues en rĂ©duisant les pertes thermiques, en augmentant le rapport de pression global et la tempĂ©rature maximale. MalgrĂ© les efforts visant Ă  amĂ©liorer les performances des chambres de combustion, les technologies actuelles pourraient ne pas ĂŞtre Ă  la hauteur des contraintes environnementales de plus en plus strictes. Par consĂ©quent, une percĂ©e technologique est essentielle pour façonner l’avenir des moteurs thermiques. La combustion Ă  gain de pression (PGC) Ă©merge comme l’une des solutions les plus prometteuses, introduisant de nouveaux cycles thermodynamiques oĂą, contrairement au cycle Brayton, la pression augmente tout au long du processus de combustion. Cela peut conduire Ă  une augmentation d’entropie plus faible, bĂ©nĂ©ficiant Ă  l’efficacitĂ© globale du cycle.
Plusieurs concepts de PGC sont actuellement étudiés par la communauté scientifique, allant de la déflagration, telle que la combustion à volume constant (CVC), à la détonation, notamment la combustion à détonation rotative (RDC) et le moteur à détonation pulsée (PDE). La simulation aux grandes échelles (LES) a un rôle de plus en plus important dans ce domaine grâce à sa capacité à capturer les écoulements réactifs. Cependant, avec la complexité croissante des systèmes de combustion, des modèles physiques avancés sont cruciaux pour assurer des simulations prédictives.
Dans ce travail, la combustion Ă  volume constant est Ă©valuĂ©e et les principaux dĂ©fis numĂ©riques posĂ©s par ces systèmes de combustion sont examinĂ©s. L’allumage, la combustion Ă  haute pression, la dilution, l’interaction flamme-turbulence, les effets d’Ă©tirement, les flux de chaleur font partie intĂ©grante de la physique que les systèmes CVC englobent, et leur interaction conduit Ă  des phĂ©nomènes physiques complexes qui doivent ĂŞtre modĂ©lisĂ©s. Les modèles numĂ©riques dĂ©veloppĂ©s dans ce travail sont principalement examinĂ©s dans des cas test, puis appliquĂ©s dans le calcul de la chambre Ă  volume constant CV2, exploitĂ©e au laboratoire Pprime (Poitiers, France).
D’abord, des nouvelles conditions limites, basĂ©es sur le formalisme NSCBC, sont dĂ©rivĂ©es de la thĂ©orie des nozzles pour mimer les effets des soupapes d’admission et d’Ă©chappement. Les propriĂ©tĂ©s d’Ă©coulement sont imposĂ©es dynamiquement Ă  la fois Ă  l’entrĂ©e et Ă  la sortie de ces systèmes contrĂ´lĂ©s par des vannes.
Une chimie globale pour les mĂ©langes propane/air est dĂ©rivĂ©e pour diffĂ©rentes pressions, tempĂ©ratures et compositions de gaz frais. La cinĂ©tique chimique est optimisĂ©e pour diffĂ©rentes concentrations de diluants, composĂ©s des gaz brĂ»lĂ©s tels que le dioxyde de carbone et la vapeur d’eau. Comme les moteurs Ă  piston, les chambres Ă  volume constant fonctionnent cycliquement, et chaque Ă©vĂ©nement de combustion est influencĂ© par les gaz rĂ©siduels provenant des cycles prĂ©cĂ©dents. Pour cette raison, un modèle numĂ©rique dĂ©taillant la composition locale des mĂ©langes inflammables diluĂ©s est proposĂ© pour fournir toutes les informations sur les gaz frais nĂ©cessaires Ă  la cinĂ©tique et au modèle de combustion. BasĂ© sur une gĂ©nĂ©ralisation du Thickened Flame (TF), un nouveau modèle de combustion, le Stretched-Thickened Flame (STF) model, est dĂ©veloppĂ© pour surmonter les limitations du modèle TF dans la prĂ©diction des effets d’Ă©tirement sur la vitesse de combustion des flammes laminaire. Cela est crucial pour capturer efficacement les Ă©vĂ©nements transitoires des flammes propagative, fondamentaux dans les chambres CVC. Enfin, dans le cadre de la modĂ©lisation de l’allumage, le modèle de dĂ©pĂ´t d’Ă©nergie est couplĂ© avec le modèle S-TF en suivant la taille du noyau au cours du temps.
Les modèles développés dans cette thèse sont ensuite appliqués à la chambre CV2, mettant en évidence leur impact positif dans la prédiction de la physique transitoire impliquée dans ces systèmes.

Jury

Dr. Denis Veynante            CNRS-CentraleSupelec            Rapporteur

Prof. Marc Bellenoue         CNRS-ENSMA                          Rapporteur

Prof. Antonio Andreini       UNIFI                                        Examinateur

Dr. Karine Truffin               IFPEN                                       Examinatrice

Dr. Florent Duchaine         CERFACS                                Directeur de Thèse

Dr. Thierry Poinsot            CERFACS                                Co-directeur de Thèse

Dr. Davide Laera                POLIBA                                   InvitĂ©

Dr. Omar Dounia               CERFACS                                InvitĂ©

L'AGENDA

Lundi

17

Juin

2024

Colloque Sparse Days 2024

Du lundi 17 juin 2024 au mardi 18 juin 2024

  Cerfacs, Toulouse, France    

Lundi

17

Juin

2024

🎓 Soutenance de Thèse : Thibault DURANTON

Lundi 17 juin 2024 Ă  14h00

  Thèses Cerfacs       Cerfacs, Salle de SĂ©minaire, Toulouse, France    

Mardi

18

Juin

2024

🎓 Soutenance de Thèse : Nicola DETOMASO

Mardi 18 juin 2024 Ă  14h00

  Thèses Cerfacs       Cerfacs, Toulouse, France    

CONSULTER L'AGENDA