Analyse de la propagation d'une flamme méthane/air dans un canal étroit bi-dimensionnel avec prise en compte des couplages thermiques / Kévin Bioche ; sous la direction de Luc Vervisch et de Guillaume Ribert

Date :

Type : Livre / Book

Type : Thèse / Thesis

Langue / Language : anglais / English

Fluides, Mécanique des

Combustion -- Simulation par ordinateur

Écoulement laminaire

Flamme

Vervisch, Luc (1964-.... ; chercheur en mécanique) (Directeur de thèse / thesis advisor)

Ribert, Guillaume (1977-.... ; chercheur en mécanique des fluides) (Directeur de thèse / thesis advisor)

Richecœur, Franck (1979-.... ; chercheur en mécanique des fluides) (Président du jury de soutenance / praeses)

Denet, Bruno (1962-.... ; chercheur en mécanique des fluides) (Rapporteur de la thèse / thesis reporter)

Dayma, Guillaume (1976-.... ; Professeur de chimie) (Rapporteur de la thèse / thesis reporter)

Domingo, Pascale (19..-.... ; chercheuse en aérothermochimie) (Membre du jury / opponent)

Garcia-Ybarra, Pedro Luis (19..-.... ; chercheur en mécanique des fluides) (Membre du jury / opponent)

Normandie Université (Organisme de soutenance / degree-grantor)

École doctorale physique, sciences de l’ingénieur, matériaux, énergie (Saint-Etienne du Rouvray, Seine Maritime) (Ecole doctorale associée à la thèse / doctoral school)

Institut national des sciences appliquées Rouen Normandie (Saint-Etienne-du-Rouvray ; 1985-....) (Autre partenaire associé à la thèse / thesis associated third party)

Complexe de recherche interprofessionnel en aérothermochimie (Saint-Etienne-du-Rouvray, Seine-Maritime ; 1967-....) (Laboratoire associé à la thèse / thesis associated laboratory)

Résumé / Abstract : La stabilisation et la propagation d’une flamme laminaire pré-mélangée méthane/air dans un canal étroit, sont revisitées à partir de simulations numériques. La combustion est modélisée à l’aide d’une chimie et de propriétés de transport complexes, ainsi que du couplage des transferts thermiques à l’interface et dans les parois. Premièrement, une procédure de réduction des mécanismes chimiques adaptée à cette application est appliquée. Deuxièmement, la réponse de la forme de flamme lorsque soumise à diverses conditions thermiques est analysée en termes de vitesse de propagation et de topologie de l’écoulement au voisinage du front de réaction. Troisièmement, le mécanisme de transfert thermique déclenchant la propagation de flamme lorsque celle-ci est soumise à un préchauffage est montré être principalement convectif. Pour finir, le rôle prépondérant de la gravité, via l’action du moment barocline, sur la symétrie des flammes se propageant dans des canaux étroits, est démontré.

Résumé / Abstract : The flow physics controlling the stabilization and propagation of a methane/air laminar premixed flame in a narrow channel is revisited from numerical simulations. Combustion is described with complex chemistry and transport properties, along with a coupled simulation of heat transfer at and within the wall. First, a chemistry mechanism reduction procedure fitted to this application is applied. Second, the response of the premixed flame shape to various heat transfer conditions is analyzed in terms of flame propagation velocity and flow topology in the vicinity of the reactive front. Third, the heat transfer mechanism triggering the flame movement when this last is submitted to an upstream wall preheating is revealed to be mainly convective. To finish, the preponderant role of gravity, via an impact on the baroclinic torque, in the symmetry breaking of small-scale channel flames is demonstrated.