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Prédiction de la formation des suies avec prise en compte de leur morphologie

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Niveau requis : Master ou école d'ingénieur
Date de début : 1 février 2019
Durée de la mission : 6 mois
Date limite des candidatures : 15 janvier 2019
Rémunération : 650 euros/mois environ

La simulation numérique des chambres de combustion aéronautiques de nouvelle génération est devenue une étape incontournable pour la l’amélioration des performances en termes de formation de polluants, tels que le monoxyde de carbone, les NOx et les suies. L’émission de particules de suies par une chambre de combustion est un phénomène particulièrement complexe, qui démarre avec la formation des précurseurs chimiques des suies et la genèse des Hydrocarbures Aromatiques Polycycliques (PAHs) en phase gazeuse, pour former des particules de taille croissante jusqu’à leur ré-oxydation partielle. La modélisation et la prise en compte de tous ces phénomènes dans un calcul  de chambre de combustion sont encore très imparfaites, et différentes stratégies de modélisation plus ou moins  simplifiées ont été proposées, tant pour la chimie en phase gazeuse (chimie réduite) que pour la formation des particules en phase solide (modèles phénoménologiques). L’un des axes de recherche actuel concerne la prédiction de la morphologie des particules de suies, qui influence leur rayonnement thermique mais aussi la chimie hétérogène en modifiant la surface de la particule. Dans le contexte du projet ANR ASTORIA, coordonné par le CERFACS, l’objectif de ce stage est de préparer le modèle de suies implanté aujourd’hui dans le code AVBP à l’intégration du calcul de la morphologie des particules.

stage_CFD_suies_2016

Champ instantané de taux de dégagement de chaleur dans un chambre de combustion éthylène-air avec suies

Description du travail proposé : Le modèle de suies aujourd’hui implanté dans AVBP utilise une formulation Lagrangienne pour le suivi des particules et de leurs caractéristiques. Cette formulation à l’avantage de pouvoir facilement intégrer plus de propriétés des particules, comme par exemple leur rapport surface/volume. L’objectif est donc d’ajouter cette propriété au modèle de suies actuel et de le tester dans des configurations de complexité croissante, pour finir avec un calcul de chambre de combustion proche d’une chambre réelle. Les étapes du stage seront donc les suivantes :

  • Etude bibliographique sur la modélisation de la morphologie des suies
  • Prise en main du code AVBP et du modèle de suies
  • Implantation de la propriété surface/volume
  • Mise en place de cas tests académiques de flammes laminaires
  • Simulation aux Grandes Echelles d’une chambre de combustion et analyse des résultats

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