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🎓Soutenance de thèse Thomas NAESS

  Jeudi 31 octobre 2024Du 14h00 Ă  16h00

  Thèses Cerfacs       SALLE JCA, CERFACS, TOULOUSE, FRANCE    

Prédiction numérique de la production des oxides nitreux dans les flammes turbulentes et diphasiques via Simulation aux Grandes Échelles

https://youtube.com/live/PPNwManD3vs?feature=share

Le 21ème siècle est marqué par une utilisation abondande d'énergies fossiles contribuant directement au dérèglement climatique. Leur combustion augmente inoxérablement les concentrations de gaz à effet de serre et induit de la pollution de l'air.
En particulier, les consĂ©quences dĂ©lĂ©tères sur la santĂ© humaine et les Ă©cosystèmes causĂ©es par les oxydes d'azote (NOx), avec l'oxyde nitrique (NO) principalement formĂ©, ont menĂ© Ă  des rĂ©glementations de plus en plus strictes sur leurs Ă©missions. Par consĂ©quent, amĂ©liorer l'efficacitĂ© de la combustion afin de rĂ©duire les Ă©missions de polluants est un levier essentiel Ă  court et moyen termes. Les amĂ©liorations considĂ©rables des capacitĂ©s de calcul ont rendu la Simulation aux Grandes Échelles (SGE) de flammes diphasiques et turbulentes abordable, mĂŞme avec plusieurs espèces transportĂ©es. De ce fait, la simulation numĂ©rique des NOx semble prometteuse pour apprĂ©hender les processus de formation des polluants et fournir des prĂ©dictions quantitatives afin de concevoir les futurs moteurs aĂ©ronautiques Ă  faibles Ă©missions
de NOx.
Dans ce cadre, la prĂ©diction des NOx repose sur des modèles cinĂ©tiques fiables dĂ©crivant l'oxydation du carburant et la chimie azotĂ©e. Cependant, comparĂ©e aux mesures rĂ©centes, une variabilitĂ© significative de la prĂ©diction des NOx est observĂ©e parmi les mĂ©canismes dĂ©taillĂ©s, notamment pour les carburants lourds. D'autre part, les mĂ©canismes dĂ©taillĂ©s dĂ©crivent un nombre prohibitif d'espèces pour leur utilisation en SGE. Par consĂ©quent, deux approches de prĂ©diction des NOx sont Ă©valuĂ©es et comparĂ©es : une approche de rĂ©duction analytique (ARC) et une prĂ©diction hybride GRC/tabulĂ©e – nommĂ©e NOMAGT -, toutes deux combinĂ©es au modèle de flamme Ă©paissie (TFLES). Deux ARCs dĂ©crivant l'oxydation de deux hydrocarbures et de la chimie NOx sont dĂ©rivĂ©es et minutieusement validĂ©es pour le n-heptane et n-dĂ©cane. Les mĂ©canismes ainsi dĂ©rivĂ©s ont prouvĂ© une excellente prĂ©cision dans les flammes laminaires canoniques, confirmant la stratĂ©gie de rĂ©duction. Puis, les chimies rĂ©duites sont employĂ©es dans des configurations turbulentes via la SGE pour Ă©valuer leur capacitĂ© prĂ©dictive. D'abord, une simulation haute rĂ©solution de la configuration acadĂ©mique du Coria Rouen Spray Burner (CRSB), avec des mesures rares de NO dans le front de flamme, est effectuĂ©e. MĂŞme si les propriĂ©tĂ©s de flamme prĂ©sentent des prĂ©dictions satisfaisantes, des divergences quantitatives du NO sont mises en Ă©vidence, bien que qualitativement similaires. Les rĂ©sultats ont dĂ©montrĂ© l'importance de la cinĂ©tique du NO et en particulier des chemins prompt et thermique dans de telles flammes. Finalement, la mĂ©thodologie est appliquĂ©e Ă  la chambre de combustion aĂ©ronautique 4si avec pour rĂ©fĂ©rence la prĂ©diction de l'ARC. La stratĂ©gie NOMAGT a donc Ă©tĂ© dĂ©rivĂ©e pour prĂ©dire spĂ©cifiquement les niveaux de NOx de l'ARC et lui est comparĂ©e. Les rĂ©sultats ont dĂ©montrĂ© la capacitĂ© de NOMAGT Ă  prĂ©dire des niveaux satisfaisants de NO Ă  moindre coĂ»t.

Jury

Ronan VicquelinEM2CRapporteur
Alessandro StagniPolitecnico di MilanoRapporteur
Nathalie LamoureuxPC2AExaminatrice
Frédéric GrischCORIAExaminateur
Bénédicte CuenotSafran Aircraft EnginesExaminatrice
Jean-Christophe JouhaudCERFACSDirecteur de thèse
Stéphane RichardSafran Helicopter EnginesInvité
Éléonore RiberCERFACSInvitée

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Mercredi

06

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Mercredi 6 novembre 2024Du 9h30 Ă  12h00

  Thèses Cerfacs       Salle JCA, Cerfacs    

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Jeudi 7 novembre 2024Du 12h30 Ă  14h30

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