UE COMBUSTION - 60 heures
Cinétique chimique (10h) (Pera #1)
Bases de la combustion et instabilités acoustiques (20h)
Combustion turbulente (20h)
Combustion Diphasique (10h) (Réveillon #1 #2 #3)
Cinétique chimique (10h) (#1)
Cécile PERA (IFP)
- Mécanismes réactionnels homogènes et hétérogènes (pyrolyse des combustibles solides)
- Auto-inflammation, limites d’inflammabilité dues à la chimie
- Chimie de l’azote; polluants (NOx, CO2)
Bases (20h)
Françoise Baillot (Prof. Univ. de Rouen)
Concepts fondamentaux de la combustion
- observations et première classification des régimes de combustion
- milieux réactifs et lois de conservations
- nombres sans dimension caractéristiques
Flamme non-prémélangée
- Fraction de mélange, surface de flamme, solution en chimie infiniment rapide de Burke-Schuman
- Structure de flammelette, dissipation scalaire, notion d’extinction
- Applications : flamme à contre-courant et flamme accrochée (aspects expérimentaux et théoriques)
Flamme prémélangée
- Existence des ondes de détonation et de déflagration
- Structure laminaire de l’onde de déflagration, notion de front de flamme (aspects expérimentaux et théoriques)
- Vitesse de propagation de la flamme plane laminaire (dont solution asymptotique)
- Limites d’inflammabilité (aspect thermique)
- Ecart de la vitesse de propagation à la vitesse de propagation de la flamme plane laminaire adiabatique
Flamme partiellement prémélangée
- Contexte physique ; vers un concept unificateur des deux précédents régimes de combustion ?
- Notion de flamme triple et de bout de flamme
- Application : la flamme-jet suspendue (aspects expérimentaux et théoriques)
Combustion et Instabilités acoustiques
- Les diverses familles d’instabilités: convectives, thermoacoustiques
- Mise en évidence phénoménologique du couplage acoustique / combustion
- Illustration de cas réels simples.
- Équation de couplage acoustique-combustion ; critère de Rayleigh ; approche linéaire et ses limites (cycles limites et seuils)
- Résolution de l’équation d’onde avec combustion. Introduction de la fonction de transfert.
- Méthodes de calcul des fonctions de transferts de flamme.
Combustion turbulente (20h)
Luc Vervisch (Prof. INSA de Rouen)
L'objectif de ce cours est de présenter une revue des principales approches développées pour décrire et modéliser la combustion turbulente: Après un bref rappel des équations de l'aérothermochimie, une première partie est consacrée aux principales caractéristiques des flammes laminaires, un aperçu des méthodes asymptotiques est aussi donné. On montre ensuite comment les flammes s’organisent au sein des écoulements turbulents. L'essentiel du cours est ensuite dévolu à la description des principaux modèles, ou famille de modèles, qui sont utilisés pour fermer les équations moyennées (RANS) et filtrées (LES). Nous avons choisi de présenter ici une approche aussi synthétique que possible, en insistant sur les liens, bien plus étroits qu'on ne le croit généralement, entre les différentes formulations.
Rappel
- paramètres de contrôle en régimes prémélangé, non prémélangé et partiellement prémélangé
Echelles caractéristiques de la combustion et de la turbulence, et digrammes de combustion
Introduction des grandeurs physiques pour la modélisation :
- taux de dissipation scalaire χ
- variable d’avancement c
- Σ densité de surface de flamme et pdf
Flamme de prémélange
Observations physiques et domaines d’application
- Mélange, zone de réaction infiniment mince
- Modèle BML
- Modèle de surface de flamme
- Modèle de la G-équation
- Transport turbulent
- Application à la combustion instationnaire (LES)
- Instabilités hydrodynamiques et acoustiques de combustion
Flamme non prémélangée
- Observations physiques et domaines d’application
- Fluctuations de mélange dans un système à l’équilibre (chimie infiniment rapide)
- Etirement et modèles de flammelettes
- Mélange turbulent et pollution : CMC et transport de pdf
- Application à la combustion instationnaire
Flamme partiellement prémélangée
- Observations physiques et domaines d’application
- Flamme turbulente stratifiée
- Allumage et stabilisation
- Application à la combustion instationnaire
Combustion Diphasique (10h)
Julien Reveillon (Prof. Univ. de Rouen) (#1 #2 #3)
Combustion de gouttes isolées
- Rappels sur la thermodynamique des changements de phase
- Transferts de chaleur et de masse entre une goutte et son environnement
- Evaluation du taux d’évaporation de gouttes de combustibles
Combustion d’un spray
- Cartographie phase vapeur
- Ségrégation préférentielle
- impact des effets de saturation
- modélisation des termes sources d’évaporation
- dérivation de l’équation bilan de la variance de la fraction de mélange.
Diagrammes de combustion et modélisation
- Diagramme de Chiu, diagramme de Borghi
- index de Takeno
- adaptation des modèles de combustion aux écoulements diphasiques.
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Enseignements 
