Simulation numérique d’une flamme pré-mélangée turbulente en V

Abstract

Résumé Notre travail a porté sur la simulation d’une flamme de pré-mélange turbulente en V. Le dispositif utilisé à cet effet est composé d’une chambre de combustion verticale dans laquelle un pré-mélange air-méthane a été pulvérisé. Le flux convectif se déplace verticalement vers le haut avec une vitesse moyenne de 4 m/s.Le flux réactif a été simulé à l’aide du code de calcul ANSYS-Fluent R18.0, ce dernier a permis la résolution numérique du bilan de masse stationnaire en moyenne de Favre, des équations de Navier_Stockes, la variable de progression de la combustion et les k − ε sur un maillage à deux dimensions. Nous avons modélisé notre écoulement réactif visqueux en considérons les hypothèses suivante : les effets de Soret et Dufour et le transfert de chaleur par rayonnement sont ignorés. L’équation de du transport de la variable de progression a été fermé par le modèle EBU (Eddy Break Up). Les résultats de nos simulations nous permettent d'analyser l'influence de l’intensité de la turbulence et du rapport d’équivalence sur les propriétés de la flamme (vitesse, fluctuation de vitesse, variable de progression, épaisseur de la flamme). Ce travail nous donne une idée sur l’influence de la turbulence sur la qualité de la combustion aussi le rôle que cette première peut jouer pour diminuer les risques d’extinction de la flamme. Notre travail numérique est validé par les résultats expérimentaux réalisés au laboratoire CORIA (France), publiés dans Thermal Science.

Abstract Our work focused on the simulation of a turbulent premixed V-shaped flame. The device used for this purpose consists of a vertical combustion chamber in which an airmethane mixture has been sprayed. The convective flow moves vertically upwards with an average velocity of 4 m / s. The reactive flow was simulated using the calculation code ANSYS-Fluent R18.0; the latter allowed the numerical resolution of the stationary Favreaveraged mass balance, Navier_Stockes equations, the combustion progress variable and the k-ε equations on a mesh with two dimensions. We modeled our viscous reactive flow considering the following hypotheses: the effects of Soret and Dufour and radiation heat transfer are ignored. The transport equation of the progress variable was closed by the EBU (Eddy Break Up) model. The results of our simulations allow us to analyze the influence of the turbulence intensity and equivalence ratio on the properties of the flame (speed, speed fluctuation, progression variable, flame thickness). This work gives us an idea about the influence of turbulence on the quality of the combustion also the role that this first can play to decrease the risks of extinction of the flame. Our numerical work is validated by theexperimental results realized in the laboratory CORIA (France), published in Thermal Science.