MODELISATION DES PERTES THERMIQUES PARIETALES PAR CHOC ENTRE PARTICULES DE GAZ ET PAROI LORS DE L’INTERACTION FLAMME LAMINAIREPAROI INSTATIONNAIRE - Archive ouverte HAL
Thèse Année : 2017

Modelisation of parietal thermal losses by choc between particles og gas and the wall during the interaction between the unsteady laminar flame and the wall.

MODELISATION DES PERTES THERMIQUES PARIETALES PAR CHOC ENTRE PARTICULES DE GAZ ET PAROI LORS DE L’INTERACTION FLAMME LAMINAIREPAROI INSTATIONNAIRE

Résumé

In order to improve the operation of the heat engines, the study of the various conditions, which enhance the yields and limit the heating of the combustion chamber walls, is made. Hence, the study of wall heat losses in internal combustion engines is of crucial importance. However, the presence of high temperatures and high pressures in combustion chambers needs a good modeling of the physical phenomena involved. Throughout this work, a numerical study simulating the flame-wall and burned gas-wall interactions in a spherical combustion vessel at constant volume and in laminar regime is carried out. The parietal heat flux is evaluated using a thermal transfer model based on the kinetic theory of gas. In this microscopic approach, we consider the case of near-wall ballistic regime during which interactions between particles have no effect. This model is implemented in a program simulating the combustion in a spherical vessel and taking into account the thermal diffusion in the near-wall fresh gas through the resolution of the one-dimensional spherical heat equation. The results of the simulations are compared with the experimental data and the parietal heat losses model is validated in laminar regime. However, improvements have to be made in order to account for the local aerodynamics present in the combustion chambers and controlling the wall heat losses.
Le fonctionnement optimal des moteurs thermiques nécessite d'étudier les différentes conditions qui favorisent l'augmentation des rendements et limitent l'échauffement de la paroi des chambres de combustion. En présence de hautes pressions et hautes températures, l'évaluation du flux de chaleur à la paroi constitue un défi majeur. Une bonne modélisation des phénomènes physiques mis en jeu est donc essentielle. Au cours de ces travaux, une étude numérique simulant l’interaction flammeparoi et gaz brûlés-paroi dans une chambre de combustion sphérique à volume constant et en régime laminaire a été menée. Il s’agit d’évaluer le flux thermique pariétal à l’aide d’un modèle de transfert thermique basé sur la théorie cinétique des gaz. Dans cette approche microscopique, nous considérons le cas du régime balistique en proche paroi durant lequel les interactions entre particules n'ont pas d'effet. Le modèle utilisé est implémenté dans un programme simulant la combustion de prémélange dans une enceinte sphérique en prenant en compte la diffusion thermique dans les gaz frais en proche paroi via la résolution de l’équation de chaleur sphérique monodimensionnelle. Ce programme de calcul a été modifié de telle sorte que nous puissions en améliorer la précision et que l'implémentation du modèle balistique soit possible. Les résultats de la simulation sont comparés avec les données expérimentales existantes et le modèle des pertes thermiques pariétales utilisé est validé en régime laminaire. Cependant, des améliorations doivent être apportées afin de tenir compte de l’aérodynamique locale présente dans les chambres de combustion et pilotant les transferts thermiques pariétaux.
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Citer

T. Kasraoui. MODELISATION DES PERTES THERMIQUES PARIETALES PAR CHOC ENTRE PARTICULES DE GAZ ET PAROI LORS DE L’INTERACTION FLAMME LAMINAIREPAROI INSTATIONNAIRE. Sciences de l'ingénieur [physics]. Université Poitiers, 2017. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-04562974⟩

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