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Simulation de l’émission d’oxydes d’azote dans un brûleur semi-industriel

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Niveau requis : Master ou Ecole d'ingénieur
Date de début : 1 février 2020
Durée de la mission : 6 mois
Date limite des candidatures : 31 janvier 2020
Rémunération : 650 euros / mois

Contexte

Les oxydes d’azote sont un des produits indésirables de la combustion, et de nombreuses solutions techniques sont testées aujourd’hui pour tenter de les réduire. Un élément clé pour la production de ces polluants est la température maximale atteinte dans la chambre de combustion. Il faut donc trouver un compromis entre efficacité de combustion et contrôle de la température maximale des gaz brûlés. En effet la technique la plus simple pour baisser la température est de brûler des mélanges pauvres, mais l’intensité réactionnelle réduite peut compromettre le rendement de la chambre. La simulation numérique s’avère ici d’une aide précieuse pour comprendre les mécanismes physiques dominants et proposer des solutions innovantes pour des brûleurs à “bas NOx”. Dans ce contexte, le travail proposé vise à valider la modélisation de la combustion et de la production de NOx dans une configuration de laboratoire représentative d’un système industriel.

Travail proposé

L’objectif est de réaliser la simulation SGE (Simulation aux Grandes Echelles) de la configuration KIAI étudiée expérimentalement au CORIA. Cette configuration est représentative d’un chambre de combustion aéronautique, avec notamment un injecteur tourbillonnaire. La simulation sera réalisée avec le code AVBP du CERFACS et les résultats seront comparés aux mesures pour évaluer la capacité prédictive de l’approche de modélisation utilisée. Enfin l’influence de l’environnement thermique sera étudiée.

Le travail suivra les étapes suivantes:

  • Bibliographie, misa à niveau en combustion théorique et numérique, prise en main du code AVBP
  • Etude et validation de la chimie d’oxydation de l’azote sur des cas de flamme canonique
  • Mise en données de la simulation : maillage, paramètres de modélisation
  • Simulation et analyse des résultats, comparaison avec les mesures
  • Impact de l’environnement thermique du brûleur : couplage avec le rayonnement thermique et sensibilité aux pertes de chaleur aux parois.

Contacts

E. Riber (riber@cerfacs.fr)

B. Cuenot (cuenot@cerfacs.fr)