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Simulation aux grandes échelles de l'atomisation en conditions évaporantes et réactives

ED MEGEP – [Subject to defense authorization]

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La simulation numérique des écoulements fluides joue un rôle crucial dans le développement de nouvelles technologies aéronautiques, dans la certification des moteurs, et la quantification de leur efficacité.

Dans les moteurs aéronautiques, le carburant est stocké sous forme liquide avant d'être injecté dans la chambre de combustion, où il subit un processus d'atomisation, fragmentant le liquide dense en un brouillard de gouttelettes. Ce phénomène contrôle la distribution du carburant vaporisé, influençant directement la qualité de la combustion. En plus du phénomène d’atomisation, la chambre de combustion est le théâtre de la cohabitation de phénomènes complexes tels que l’évaporation, le mélange et la combustion, qui déterminent la production de polluants.

La combustion turbulente, telle qu’elle est faite dans les foyers aéronautiques et son couplage avec l’atomisation et l’évaporation est actuellement encore trop peu comprise. L’industrie aéronautique utilise l’outil numérique pour mieux comprendre les phénomènes mis en jeu. Des modèles capables de reproduire le plus fidèlement possible cette physique doivent être développés. Bien que les communautés scientifiques spécialisées dans les écoulements diphasiques et la combustion turbulente aient développé des approches avancées, une méthode unifiée permettant de traiter ces phénomènes simultanément fait encore défaut.

Le but de ce travail de doctorat est d’utiliser, et développer une méthode capable de reproduire les écoulements liquide-gaz, mais aussi les phénomènes d’évaporation et de combustion de manière robuste, simple et pour un coût de calcul abordable. Cette méthode, dite « multi-fluides », va être utilisée pour étudier les phénomènes d’atomisation, et de combustion dans des environnements proches de ceux rencontrés dans les chambres de combustion aéronautiques, sur des configurations académiques et industrielles.

Jury

M. François-Xavier Demoulin	Université de Rouen	Rapporteur
M. Olivier Le Métayer	Université Aix-Marseille	Rapporteur
Mme Marica Pelanti	ENSTA Paris	Examinatrice
M. Marc Massot	École Polytechnique	Examinateur
M. Pierre Boivin	Université Aix-Marseille	Co-directeur de thèse
M. Nicolas Odier	Cerfacs	Directeur de thèse