Experimental study and modelling of wall heat losses during unsteady flame–wall interaction

Étude expérimentale et modélisation des pertes thermiques pariétales lors de l'interaction flamme–paroi instationnaire

Bastien Boust (1)

1 LCD - Laboratoire de combustion et de détonique

Throughout this work, unsteady flame–wall interaction is studied experimentally in both laminar and turbulent regimes, in order to improve current knowledge and provide reference data for modelling and simulation. First, an equation for thermal head-on flame quenching is derived from the energy balance in quenched zone. Based on heat conduction, this model is confirmed by simulating the combustion of gaseous mixture in a spherical vessel. Additionally, a model for wall heat losses is developed in collaboration with RENAULT, based on a new approach of heat conduction resulting from gas–wall collisions. This model is validated in both laminar and turbulent regimes, and improved in order to account for the influence of gas dynamics on wall heat losses in combustion chambers.

Au cours de ces travaux, l'interaction flamme-paroi instationnaire a été étudiée expérimentalement en régime laminaire et turbulent, pour comprendre les phénomènes mis en jeu et fournir des données de référence pour la modélisation et la simulation. D'une part, le coincement frontal d'origine thermique a été décrit à l'aide d'un modèle basé sur un bilan d'énergie dans les gaz frais. Cette modélisation purement conductive du coincement de flamme a été confirmée par une simulation de la combustion de prémélange dans une enceinte sphérique. D'autre part, un modèle de pertes thermiques pariétales a été proposé via une approche originale de la conduction thermique, qui apparaît comme le résultat statistique du rebond des molécules de gaz sur la paroi. Développé en collaboration avec RENAULT, ce modèle validé en régime laminaire et turbulent a fait l'objet d'améliorations pour tenir compte de l'aérodynamique locale qui pilote les échanges thermiques aux parois des chambres de combustion.

Mots clés: Heat transfer; Optical diagnostics

Mots clés: Combustion; Transfert de chaleur; Turbulence; Diagnostics optiques

Domaines: Génie des procédés

Bastien Boust. Étude expérimentale et modélisation des pertes thermiques pariétales lors de l'interaction flamme–paroi instationnaire. Génie des procédés. Université de Poitiers, 2006. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00116773v3⟩