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Le 25 juin 2019 à 14h00

Soutenance de thèse : Bastien ROCHETTE – “Modélisation et Simulation de la combustion turbulente diphasique dans les moteurs aéronautiques”

 |  Cerfacs, Toulouse (France) salle de conférences J.-C. André |  

Résumé :

De nos jours, plus de 80% de l’énergie consommée sur Terre provient de la combustion de combustibles fossiles. Des solutions alternatives à la combustion sont en cours de développement mais les contraintes spécifiques liées au transport aérien ne permettent pas actuellement d’alimenter des moteurs sans introduire de rupture technologique. Ces résultats expliquent les activités de recherche visant à améliorer les connaissances et le contrôle des processus de combustion afin de concevoir des moteurs aéronautiques plus propres et plus efficaces. Dans ce cadre, les Simulations aux Grandes Echelles (“Large Eddy Simulation” LES) sont devenues un outil puissant pour mieux comprendre les processus de combustion et les émissions de polluants. Cette thèse s’inscrit dans ce contexte et se focalise sur les modèles et stratégies de calcul afin de simuler avec plus de précision les écoulements réactifs turbulents gazeux et diphasiques dans la chambre de combustion des moteurs aéronautiques.
Tout d’abord, une méthode générique et automatique pour la détection et l’épaississement du front de flamme a été développée pour le modèle TFLES, et validée pour plusieurs configurations académiques de complexité croissante. Cette approche générique est ensuite évaluée dans une simulation LES d’un brûleur de laboratoire et comparée à la méthode d’épaississement classique. Les résultats montrent un épaississement plus précis dans les régions post-flammes.
Dans un second temps, à partir de l’analyse de flammes laminaires 1D diphasiques homogènes où la phase dispersée a une vitesse relative comparée à la phase porteuse, deux formulations analytiques pour la vitesse de propagation de ces flammes ont été proposées et validées. La concordance entre les vitesses de flammes mesurées et estimées démontre que le modèle et ses paramètres prennent correctement en compte les principaux mécanismes physiques contrôlant ces flammes diphasiques.
Enfin, les modèles TFLES les plus récents ont été testés sur des configurations de flamme turbulente gazeuse/diphasique complexes. Les avantages et les inconvénients de ces modèles ont été étudiés afin de contribuer à la compréhension des mécanismes liés à la combustion turbulente et de proposer une stratégie de modélisation par LES pour améliorer la fidélité des simulations réactives.

Jury :

Ronan VICQUELIN    Laboratoire EM2C – CNRS, Gif-sur-Yvette               Rapporteur

Fabien HALTER          Université d'Orléans                                                 Rapporteur

Denis VEYNANTE      Laboratoire EM2C – CNRS, Gif-sur-Yvette               Examinateur

Frédéric GRISCH        CORIA Rouen                                                          Examinateur

Stéphane RICHARD   Safran Helicopter Engines  Bordes                          Encadrant industriel

Bénédicte CUENOT   CERFACS                                                                 Invitée

Olivier VERMOREL    CERFACS                                                                 Invité

Thierry POINSOT       IMFT-CNRS  Toulouse                                              Directeur de thèse

 

‘Sous réserve des autorisations de soutenance après réception des rapports des rapporteurs’