Modélisation et simulation d'un bruleur industriel bas Nox.
Cette étude, initiée lors du stage ingénieur de fin de deuxième année à l'ENSGTI, a été poursuivie dans le cadre du D.E.A. Chimie Physique de l'Université de Pau et des Pays de l'Adour. Elle a été menée au sein du Laboratoire de Génie des Procédés de Pau après avoir recueilli les données géométriques relatives aux brûleurs à flamme de diffusion sur le site de Baupte de Sanofi Bio-Industries.
Plan du bruleur étudié.
L'objectif recherché par cette étude est l'apprentissage des outils numériques permettant de résoudre les modèles de la mécanique des fluides turbulente et réactive. La première étape consiste en la formulation du modèle de connaissance permettant de décrire les phénomènes physico-chimiques pertinents lors de la combustion d'un fuel lourd. Ainsi, il est nécessaire d'introduire les différentes équations de conservation des espèces, de la quantité de mouvement, de l'enthalpie, de l'énergie cinétique de turbulence et de sa dissipation. Par ailleurs, il est nécessaire d'introduire les termes sources inhérents aux différentes réactions de combustion. Il s'agit ensuite d'écrire les différentes conditions aux limites du domaine d'étude. La modélisation physique étant effectuée, il est nécessaire de proposer une méthode de résolution numérique adaptée à ce type de problème. Plus particulièrement, les points délicats sont la résolution du couplage pression vitesse de l'équation de Navier-Stockes, le couplage de la mécanique des fluides turbulente avec les cinétiques de réactions, et le couplage paramètrique induit par la valeur des différentes propriétés physiques dans un milieu multidimensionnel. La technique de résolution utilisée est celle du code de calcul Fluent. La discrétisation du domaine de calcul par la méthode des volumes de contrôle conjointement à l'utilisation de l'algorithme SIMPLE pour la résolution du couplage pression vitesse permet en effet de résoudre numériquement le problème par l'intermédiaire d'un schéma itératif. A titre d'exemple, des simulations d'un brûleur à flamme de diffusion, à admissions d'air contra-rotatives, et brûlant du pentane liquides sont proposées.
Résultats. Influence des angles d'ouverture de deux séries de ventelle sur
les productions de NO (gauche), CO (droite), et imbrulés (bas)
Résultats (suite). Influence des angles d'ouverture de deux séries
sur la forme des flammes et l'occurence de points chauds
