Rôle des structures cohérentes dans l'acoustique des flammes d'hydrogène – DECRESCENDO

Dans le contexte de transition énergétique, la combustion de l'hydrogène a émergé comme une alternative de premier plan, en particulier pour application au domaine du transport. L’émergence de cette technologie impose de revisiter différents aspects de la combustion ; parmi ceux-ci, le rayonnement acoustique des flammes d'hydrogène est un aspect crucial pour le développement de brûleurs avancés qui reste encore trop peu étudié. DECRESCENDO propose de participer à combler cette lacune via l’investigation approfondie du bruit de combustion directe de flammes non confinées, en utilisant une approche multidisciplinaire combinant éxpériences, simulations haute-fidélité et modèles simples. DECRESCENDO aboutira à une base complète de données numériques et expérimentales validées grâce à la complémentarité des compétences des responsables scientifiques enrichie d’un consortium regroupant des experts en simulation haute-fidélité, dynamique de combustion, analyse des écoulements turbulents, acoustique, aéroacoustique, thermoacoustique, modélisation linéaire et diagnostics expérimentaux. L'objectif principal est de démêler la complexité des flammes d'hydrogène pré-mélangées ultra-minces sur la base d’une exploration systématiquement du bruit de combustion dans des systèmes non confinés. Le premier objectif vise à une caractérisation expérimentale détaillée des flammes d'hydrogène et de leur rayonnement acoustique, en utilisant des techniques avancées telles que l’antennerie microphonique en environnement anéchoïque et l’imagerie Schlieren/ OH-CL. Le but est de caractériser de manière exhaustive le rayonnement acoustique , le lien avec l’organisation de la flamme, et leur dépendance par rapport aux paramètres d'écoulement pertinents (nombre de Reynolds, nombre de Damkohler et nombre de Lewis). Le deuxième objectif vise à tester l’a propos d’une approche "du champ lointain à la source" pour la modélisation heuristique de la source sonore, postulant que la génération de son émane principalement des fluctuations de dégagement de chaleur associées aux structures cohérentes. En parallèle, le troisième objectif adopte une approche "de la source au champ lointain", en tirant parti des données haute-fidélité de la DNS, LES et des expériences pour identifier les caractéristiques de source acoustiquement pertinentes. Cette approche complète la méthodologie "de l'extérieur vers l'intérieur", fournissant une compréhension nuancée des caractéristiques spatiotemporelles des structures de flamme responsables de la génération de son. Le dernier objectif implique une modélisation basée sur la physique de la dynamique de la flamme responsable de la génération de son, en utilisant une analyse linéaire du champ moyen. Le but est ici de faire émerger les mécanismes d'instabilité qui pilotent les liens entre dynamique de la flamme, les fluctuations de chaleur et rayonnement acoustique. Ces résultats devraient non seulement contribuer au développement de modèles de source sonore basés sur les données, mais aussi à une meilleure compréhension de l’origine du bruit de combustion. De ces progrès devraient découler des propositions en matière de stratégies d'atténuation du bruit. Les résultats de DECRESCENDO promettent de faire progresser la compréhension scientifique du bruit de combustion de flammes d’hydrogène non confinées, facilitant ainsi le développement de brûleurs de nouvelle génération et de solutions énergétiques plus propres.