Etude Multi-échelles et modélisation du couplage hétérogène du spray dans des écoulements réactifs turbulents – MIMETYC

L'objectif du projet est de développer des approches de modélisation et des méthodes numériques pour la prédiction précise du couplage spray-écoulement, dans le cadre de la Simulation aux Grandes Echelles de flammes de spray turbulentes. Les simulations actuelles de systèmes réalistes tels que les chambres de combustion aéronautiques s'appuient sur l'hypothèse de goutte ponctuelle, ce qui évite la résolution del'écoulement à l'échelle de la goutte, et la description du couplage spray-écoulement dépend forcement d'un modèle. Une description appropriée nécessite une approche multi-échelle, de l'interface de la goutte aux interactions avec la flamme. Comme le processus principal à prendre en compte est la vaporisation des gouttes, le premier objectif sera le développement et la validation de modèles précis de vaporisation et de chauffage, en utilisant des simulations résolues au niveau de la goutte pour caractériser correctement les transferts de chaleur et de masse entre les gouttes et la phase gazeuse.
Ces modèles seront utilisés pour des simulations de spray, qui peuvent être réalisées à l'aide de méthodes Lagrangiennes ou Euleriennes. Pour l'approche Lagrangienne, des stratégies de couplage spray-écoulement seront développées à l'aide des simulations résolues au niveau de la goutte, afin d'incorporer les effets macroscopiques de la structure d'écoulement à l'échelle des gouttes dans les simulations Lagrangienne. Pour la méthode Eulérienne, qui considère le spray à travers ses statistiques, et le voit ainsi comme un continuum, le caractère hétérogène de la pulvérisation, c'est-à-dire le fait que les gouttelettes sont des inclusions locales et non un continuum sera incorporé dans la description statistique. Cet aspect peut avoir un impact important sur les flammes de pulvérisation, par exemple lorsque de grandes gouttelettes traversent la flamme. Ces nouvelles approches de modélisation seront étendues à la Grande Simulation Eddy. La modélisation des effets de l'échelle de sous-gamme ne sera pas seulement responsable de la dynamique non résolue, mais aussi du couplage par pulvérisation et de la pulvérisation par sous-grille et de l'hétérogénéité par pulvérisation. Les approches développées des ERP seront finalement appliquées à la simulation de flammes de pulvérisation turbulentes et à un brûleur de type aéronautique réaliste.