Rapport de stage de DEA - rÃ©fÃ©rence CERFACS : WN/CFD/03/75 ...

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2.2 Détails sur les conditions du calcul 2.2.1 Chimie On ne s’intéresse qu’au problème du mélange entre l’air et le méthane. Il y a donc en réalité trois espèces majoritaires présentes dans le mélange : O 2 , N 2 et CH 4 . Mais en pratique, vu que O 2 et N 2 sont toujours présents dans les mêmes proportions, on ne travaillera qu’avec deux espèces : le méthane et l’air, espèce fictive qui représente le mélange N 2 /O 2 et à laquelle on attribue des propriétés thermodynamiques moyennes de ce mélange. 2.2.2 Thermodynamique Le code AVBP prend en compte les variations de C p liées aux variations de fraction massique et de la température. 2.2.3 Transport On doit préciser dans le code numérique AVBP les nombres de Schmidt propres à chaque espèce. On prend donc : Sc = µ { 0.677 pour le ρD = CH4 (2.1) 0.729 pour l’air 2.2.4 Conditions aux limites Les conditions aux limites d’entrée et de sortie sont appliquées conformément à la méthode NSCBC ([?] et [?]) afin de pouvoir imposer une pression, une vitesse, une température ou des fractions massiques sans pour autant être totalement réfléchissant. Ainsi, les ondes numériques crées par mégarde à un instant donné peuvent sortir du domaine de calcul pour ne pas polluer les résultats. Ceci permet aussi d’évacuer de l’énergie non physique du domaine afin de ne pas voir le calcul diverger. Sur l’entrée d’air On injecte dans cette entrée uniquement de l’air : Y air = 1 et Y CH4 = 0. On impose le vecteur vitesse comme étant normal à la surface d’entrée et on calcule sa norme afin de se caler sur le débit expérimental de 12 g/s sur l’intégralité de l’injecteur, soit près de 9m.s −1 . Le profil d’entrée est un profil turbulent mais on peut vérifier que cela n’a que peu d’importance. La température est fixée à 273K. Sur l’entrée de méthane On injecte dans cette entré uniquement du méthane : Y CH4 = 1 et Y air = 0. On impose le vecteur vitesse comme étant normal à la surface d’entrée et on calcule sa norme afin de se 12
caler sur le débit expérimental de 0.54 g/s sur l’intégralité de l’injecteur, soit près de 90m.s −1 . Le profil d’entrée est un profil turbulent mais on peut vérifier que cela n’a ici aussi que peu d’importance. La température est fixée à 273K. Sur la sortie On impose la pression de sortie à la pression atmophérique : 1013.25 hPa. Sur les murs Les murs sont adiabatiques et non glissants. Sur les surfaces périodiques On assure la périodicité entre les surfaces coupées lors de la réduction du maillage au douzième de l’injecteur. Patch de viscosité L’écoulement dans le dernier tiers de la partie rajoutée à la sortie de l’injecteur est défini comme très visqueux afin d’éviter tout problème sur la sortie. Cette zone tampon permet en effet de laminariser et d’homogénéiser l’écoulement à cet endroit. On peut se permettre cette opération car si l’on est conscient que cela fausse les résultats à proximité de la zone concernée, cela ne change en rien les régions amonts qui en sont éloignées et qui nous intéressent. C’est une méthode classique en DNS. 2.2.5 Conditions initiales, établissement du calcul Le calcul débute dans des conditions simples : fluide immobile, température et pression uniformes, Y air = 1 partout. Les résultats qui seront exposés plus loin seront issus de calculs ayant éliminé le transitoire. 2.2.6 Méthodes numériques On utilise les schémas numériques de Lax-Wendroff (centré, deuxième ordre) et TTGC (centré, troisième ordre) qui nécessitent l’utilisation d’une viscosité artificielle. Voir [?] pour plus de détails. Le modèle LES utilisé est le modèle WALE ([?]). A noter cependant que le modèle standard Smagorinsky a été utilisé lors de l’élimination du transitoire. 13
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