simulation numerique de la combustion diphasique - cerfacs

Introduction
CERFACS : Centre Européen de Recherche et de Formation
Avancée en Calcul Scientifique
Le CERFACS, créé en 1987, est un centre de recherche internationalement reconnu dans le domaine
du calcul scientifique à haute performance. Il héberge une cinquantaine de chercheurs
permanents et post-doctorants de toutes nationalités, ainsi que de nombreux stagiaires, doctorants
et visiteurs.
Le CERFACS est constitué de cinq équipes de recherche :
– Climatologie et Changement Global ;
– Traitement du Signal ;
– Electromagnétisme ;
– Algorithmique et Calcul Parallèle ;
– Mécanique des Fluides Numérique (CFD).
Cette dernière équipe est elle-même divisée en deux pôles de recherche : Aérodynamique et
Combustion.
Ce stage a été effectué au sein de l’équipe Combustion dont les principales activités sont :
– La Simulation Numérique Directe (DNS) pour l’étude des intéractions flamme/turbulence
avec chimie complexe ;
– la Simulation aux Grandes Echelles (LES) pour étudier le mélange, les instabilités de combustion
et les interactions flamme/paroi, en combustion gazeuse et diphasique gaz/liquide.
Contexte d’études
Aujourd’hui, la simulation numérique de la combustion dans les écoulements monophasiques
gazeux commence à fournir des prédictions réalistes de phénomènes tels que les instabilités de
combustion et la génération de polluants.
Cependant, dans de nombreuses situations de combustion, le caractère diphasique de l’écoulement
doit être pris en compte pour rendre le calcul numérique réellement applicatif. C’est le cas
en particulier dans les chambres de combustion des turbines aéronautiques, dans les moteurs à
combustion interne (diesel et injection directe essence), dans certains brûleurs industriels, etc.
La figure 1 présente un exemple schématisé de configuration industrielle faisant intervenir les
écoulements diphasiques réactifs. Dans la plupart des cas où le carburant est injecté sous forme
de gouttelettes liquides, on s’attend à ce que les aspects diphasiques jouent un rôle important
dans l’écoulement.
Paradoxalement, la combustion diphasique a été beaucoup moins étudiée de façon théorique que
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