Modélisation des transferts thermiques pariétaux et de la distance de coincement dans une chambre de combustion à volume constant

Taissir Kasraoui¹, Karl Joulian², Rémi Bertossi^1
⋆ : taissir.kasraoui@ipsa.fr
¹ enseignant chercheur
² professeur des universités
Mots clés : transferts thermiques, combustion, convection, régime balistique
Résumé :

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 flamme-paroi 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 améliorer la précision et que l’implémentation du modèle balistique ainsi que la prédiction de la distance de coincement soient possibles. 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.

doi : https://doi.org/10.25855/SFT2020-090

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