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Soutenance de Thèse: Lionel CHENG :  » Simulations numériques détaillées de combustion assistée par plasma en plusieurs dimensions. « 

  Mardi 15 février 2022 à 15h00

  Thèses Cerfacs       Salle de Conférence Jean-Claude ANDRÉ, CERFACS, Toulouse    

Résumé :

Les interactions entre flammes et plasmas sont le fil directeur de ce travail. Les décharges nanoseconde répétées (NRP en anglais) sont des plasmas hors-équilibre qui ont montré des caractéristiques intéressantes pour le contrôle de la combustion. Ces décharges peuvent interagir avec les flammes à travers non seulement un effet thermique, mais aussi un effet chimique à travers la production d’espèces réactives tel que les radicaux. Dans cette thèse, des simulations entièrement couplés de combustion assistée par plasma sont visées. Pour ce faire, la simulation de décharges plasmas a été implémentée dans le code de plasmas froids AVIP. Les méthodes numériques, ainsi que de nombreux cas de validations pour chaque ensemble d’équations, sont tout d’abord présentées. Ces équations comprennent les équations de dérive-diffusion couplées avec l’équation de Poisson pour les décharges plasmas. AVIP est couplé à AVBP qui résout les équations de Navier-Stokes réactives pour décrire la combustion. Dans une deuxième partie, nous commençons par construire une chimie détaillée pour les mélanges méthane-air à travers des calculs de réacteurs 0D. Cette chimie est ensuite réduite pour être applicable à des calculs multi-dimensionnels. La capacité d’AVIP à simuler des décharges plasmas, aussi appelés streamers, est ensuite montrée sur des chimies simples. Toutes les parties du code sont enfin rassemblés dans un calcul multi-dimensionel enitèrement couplé pour étudier l’allumage d’un mélange méthane-air en utilisant des décharges NRP. Au vu de l’expérience gagnée sur ces simulations entièrement couplés, des modèles phénoménologiques sont proposés. Dans une dernière partie, des réseaux de neurones sont utilisées pour résoudre l’équation de Poisson. Ceux-ci ont le potentiel pour accélérer les simulations plasmas par rapport aux solveurs linéaires classique.

Mots-clés : Combustion Assistée par Plasma, Méthodes Numériques, Réseaux de Neurones, équation de Poisson

Jury :

Yiguang JU Princeton University Rapporteur
Khaled HASSOUNI Laboratoire des Sciences et des Procédés des Matériaux (LSPM) Rapporteur
Anne BOURDON Laboratoire de Physique des Plasmas (LPP) Examinateur
Vincent MOUREAU CORIA Examinateur
Bruno DESPRES Laboratoire Jacques-Louis Lions (LJLL) Examinateur
Deanna LACOSTE KAUST Examinateur
Michaël BAUERHEIM ISAE-SUPAERO Invité
Olivier VERMOREL CERFACS Invité
Bénédicte CUENOT CERFACS Directrice

 

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