Contribution to numerical modelling of turbulent flames : DNS-EEM-comparisons

Contribution à la modélisation numérique des flammes turbulentes : comparaison DNS-EEM-Expériences

Eric Albin (1)

1 CORIA - Complexe de recherche interprofessionnel en aérothermochimie

We study premixed flame dynamics using DNS and EEM approaches. DNS solves compressible Navier-Stokes equations with simplified chemistry. To reduce computational costs and increase efifciency, we analyse and develop a modified staggered scheme. Treatment of acoustic waves at boundaries is known to slightly square cylindrical flames. We try to explain these unphysical distortions by highlighting the poor modeling of fluid acceleration when mainstrean is transverse to outow. A parametric and statistical study of expanding flames is carried out in 2D and also for an expanding (3cm)3 flame. The EEM approach models the flame as an infinitely thin interface. This perturbative strategy dramatically decreases cpu costs. Simulations are carried out and compared to DNS results to check the ability of EEM modeling to give quantitative results.

La dynamique des flammes de prémélange est étudiée par deux approches numériques différentes. La première résout les équations compressibles de Navier-Stokes avec une chimie simplifiée (DNS). Afin de réduire les coûts de calcul, nous analysons et développons un schéma numérique à grille décalée. Le traitement des ondes acoustiques aux sorties est connu pour rendre les flammes cylindriques légèrement carrées. Ces déformations non-physiques sont expliquées en mettant en évidence la modélisation insuffisamment précise de l'accélération du fluide lorsque l'écoulement est oblique à la sortie. Une étude paramétrique et statistique de flammes turbulentes est menée en 2D et une simulation parallèle 3D est réalisée dans un domaine de (3cm)3. En considérant la flamme infiniment mince, l'approche EEM diminue considérablement les coûts de calcul. Les mêmes simulations sont réalisées et comparées aux résultats de DNS pour tester la capacité du modèle EEM à fournir des résultats quantitatifs.

Keywords: Acoustic boundary conditions; Staggered finite difference; Direct numerical simulation; Expanding flames

Keywords: Sorties acoustiques; Différence finies; Simulation numérique directe; Flammes en expansion; Grilles décalées

Domains: Other [cond-mat.other]

Eric Albin. Contribution à la modélisation numérique des flammes turbulentes : comparaison DNS-EEM-Expériences. Autre [cond-mat.other]. INSA de Rouen, 2010. Français. ⟨NNT : 2010ISAM0013⟩. ⟨tel-00557908⟩