Modeling and simulation of secondary atomization and turbulent vaporization. Application to cryotechnic combustion.

Modélisation et simulation de l'atomisation secondaire et de la vaporisation turbulente. Application à la combustion cryotechnique.

Emmanuel Bodèle (1)

1 LCSR - Laboratoire de combustion et systèmes reactifs

This work taking place in the framework of the Research Group « Combustion in Rocket Engines » joining CNES, CNRS, ONERA and SNECMA concerns the study of secondary atomization and turbulent vaporization in spray combustion. The main goal of this study is to provide reliable models for computational codes, reproducing accurately the elementary processes in cryogenic combustion for rocket engines.
These models are taken from previous experimental studies at LCSR, which have permitted to establish databases.
The numerical computations are mainly based on the simulation of the ONERA's MASCOTTE (Montage Autonome Simplifié pour la Cryocombustion dans l'Oxygène et Toutes Techniques Expérimentales) test bench. The results highlight first, the influence of droplet breakup on spray and flame structures. Second, computations considering turbulent vaporization, highlight the influence of turbulence on drop properties.

Ce travail se situant dans le cadre du Groupement de Recherche « Combustion dans les moteurs-fusées » unissant le CNES, le CNRS, l'ONÉRA et la SNECMA concerne l'étude de l'atomisation secondaire et de la vaporisation turbulente pour la combustion des brouillards. L'objectif principal de cette étude est de fournir des modèles fiables pour les codes de calcul, reproduisant fidèlement les processus élémentaires de la combustion cryogénique dans les moteurs-fusées.
Ces modèles sont issus d'études expérimentales précédentes du LCSR, ayant permis d'établir des bases de données.
Les calculs sont basés sur la simulation du banc d'essai MASCOTTE (Montage Autonome Simplifié pour la Cryocombustion dans l'Oxygène et Toutes Techniques Expérimentales) de l'ONERA. Les résultats montrent d'une part l'influence de l'atomisation sur la structure du brouillard et de la flamme. D'autre part, les simulations de la vaporisation turbulente mettent en évidence l'influence de la turbulence sur les propriétés des gouttes.

Keywords: secondary atomization; turbulent vaporization; modeling; rocket engine; cryotechnic combustion

Keywords: atomisation secondaire; vaporisation turbulente; modélisation; simulation; moteur-fusée; turbulence; combustion cryotechnique; MASCOTTE

Domains: Electric power; Modeling and Simulation

Emmanuel Bodèle. Modélisation et simulation de l'atomisation secondaire et de la vaporisation turbulente. Application à la combustion cryotechnique.. Energie électrique. Université d'Orléans, 2004. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00283103v2⟩