Soutenance de thèse Kévin Torres Monclard (EM2C, Gif-sur-Yvette) – 5 juillet 2021, 14h00

Simulation numérique et analyse du rayonnement thermique dans les flammes suitées : impact de la description des propriétés radiatives

Mots clés : combustion, suies, turbulence, rayonnement, modélisation, transferts thermiques

Résumé : Le rayonnement thermique lié aux particules de suies est un phénomène physique à modéliser dans les simulations numériques. En effet, le rayonnement dépend -entre autres- fortement de la taille des particules de suies, de leur morphologie, de leurs propriétés optiques. Dans la littérature, l’étude du rayonnement thermique des flammes suitées se base sur l’hypothèse de particules sphériques, bien qu’il soit aujourd’hui largement reconnu que les suies forment en réalité des agrégats complexes. Ce travail de thèse propose de considérer les suies comme de tels agrégats et d’analyser l’impact de modèles de rayonnement avancés (tel que le modèle RDGFA) sur différentes configurations. Ces modèles de rayonnement avancés sont intégrés dans un code précis basé sur une méthode Monte-Carlo permettant de résoudre l’équation de transfert radiatif et d’accéder aux quantités clés du rayonnement thermique. Des stratégies de calculs sont développées afin de réduire le coût de calcul associé aux méthodes Monte-Carlo tout en garantissant une grande précision. Elles sont appliquées sur deux configurations turbulentes complexes : une flamme jet éthylène-air de diffusion, et une flame swirlée non-prémélangée d’éthylène-air. Le modèle de rayonnement de suies RDGFA utilisé pour les flammes turbulentes est ensuite confronté à des données expérimentales obtenues sur des flammes laminaires afin de valider sa précision. Un calcul multi-physique couplé est réalisé sur la flamme laminaire éthylène-air de Santoro. Ce calcul couplé prend en compte à la fois la dynamique des suies, le rayonnement des particules, et le préchauffage de l’éthylène par les parois chaudes du brûleur sur laquelle la flamme est attachée. L’analyse du rayonnement thermique montre la capacité du modèle de rayonnement RDGFA à reproduire des données expérimentales avec fidélité. Enfin, une application basée sur la synthétisation de signaux liés à la diffusion des particules de suies appliquée aux diagnostics expérimentaux sur la flamme de Santoro est proposée.

La soutenance de thèse se tiendra en présentiel (Théâtre Rousseau, Bâtiment Bouygues, CentraleSupélec) et sera aussi accessible par visio-conférence (Microsoft Teams)

La composition du jury est la suivante :

F. ENGUEHARD, Professeur, Université de Poitiers, Institut PPrime, Rapporteur
J.-L. CONSALVI, Maître de conférences, Université d’Aix-Marseille, IUSTI, Rapporteur
P. DOMINGO, Directrice de recherche CNRS, CORIA, Examinatrice
G. LEGROS, Professeur, Université d’Orléans, ICARE, Examinateur
J. YON, Maître de conférences, INSA Rouen, CORIA, Examinateur
F. DUPOIRIEUX, Directeur de recherche, ONERA, Examinateur
S. RICHARD, Ingénieur Expert, Safran Helicopter Engines, Invité
R. VICQUELIN, Professeur, CentraleSupélec, Université Paris-Saclay,Co-Directeur
O. GICQUEL, Professeur, CentraleSupélec, Université Paris-Saclay, Directeur

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