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

More documents

Recommendations

Info

Chapitre 1 Contexte et objectif de l’étude 1.1 Le CERFACS Avec environ 90 chercheurs internationnaux, le CERFACS, Centre Européen de Recherche et de Formation Avancée en Calculs Scientifiques, est l’un des centres de recherche phare qui travaillent avec des algorithmes efficaces en vue de résoudre une large plage de problèmes scientifiques. Ceci implique le développement de nouveaux outils qui exploitent les possibilités des super-calculateurs modernes. Le CERFACS est structuré en différents pôles : algorithmes parallèles, modélisation du climat, électromagnétisme, traitement du signal et des images, et enfin mécanique des fluides numérique ou CFD (Computational Fluid Dynamics). Il dispose d’un parc informatique perfectionné : SGI Origin 2000 (32 processeurs), COMPAQ AlphaServer SC (40 processeurs), Cluster de PC (16 processeurs), stations de travail performantes disponibles sur le réseau local et possibilités d’utiliser le COMPAQ AlphaServer SC232 du CEA ainsi que les ressources du CINES à Montpellier. Un champ important d’application pour l’équipe CFD du CERFACS est l’utilisation de la LES (Large Eddy Simulation). L’industrie voit aujourd’hui la LES comme un outil prometteur supplémentaire pour le design d’applications aux écoulements réactifs ou non. Au CERFACS, les calculs de combustion sont principalement menés grâce à un code de calcul numérique nommé AVBP. 1.2 Le code AVBP AVBP est un code parallèle de CFD qui résout les équations de Navier-Stokes compressibles laminaires et turbulentes en deux ou trois dimensions sur des maillages non structurés hybrides. Son champ actuel d’application est la modélisation d’écoulements instationnaires éventuellement réactifs. La prédiction de ces écoulments instationnaires repose sur l’approche LES. Une loi d’Arrhénius est ensuite prise en compte dans les cas réactifs pour modèliser la cinétique chimique. Le développement important des modèles physiques établis au CERFACS est complété 6
par des études menées au laboratoire EM2C de l’Ecole Centrale Paris (ECP) et de l’Institut de Mécaniques des Fluides de Toulouse (IMFT). L’Institut Francais de Pétrole (IFP) contribue également au développement du code. AVBP est utilisé par les membres de l’équipe CFD dans le cadre des programmes d’été au Centre pour la Recherche en Turbulence (CTR) à l’université de Stanford. AVBP intervient dans de nombreux programmes de collaboration avec l’industrie tels que COS ou PRC SNECMA ONERA mais aussi dans des programmes européens comme PRECCINSTA sur les faibles émissions de NOx dans les turbines à gaz, STOPP sur la chimie, MOLECULES, DE- SIRE sur les intéractions fluide-structure dans les turbines à gaz, FUELCHIEF sur les instabilités de combustion, LESSCO2 pour les moteurs à piston ainsi que LESfoil et LESblade sur de la LES appliquée aux ailes et aux aubages de turbine. 1.3 Les simulations LES L’originalité des simulations LES en géométrie complexe réside dans la possibilité d’accéder à l’instationnarité des phénomènes qui se déroulent au sein du domaine de calcul. On parvient ainsi à étudier en détail la dynamique de l’écoulement et de ses structures. Un intérêt majeur des simulations LES est également de pouvoir prendre en compte l’accoustique et son interaction avec l’écoulement et les réactions de combustion. 1.4 Le projet européen PRECCINSTA Lancé en mars 2001, le projet PRECCINSTA (PREdiction and Control of Combustion INSTAbilities for industrial gas turbines) trouve sa raison d’être dans la protection de l’environnement. En effet, les objectifs de ce projet sont de comprendre, de prédire et de contrôler les causes des instabilités de combustion dans des turbines industrielles modernes hautes performances avec de faibles niveaux d’émission de gaz polluants. Les résultats permettront aux constructeurs de dessiner de nouvelles chambres de combustion pour les turbines à gaz avec une meilleure fiabilité, une efficacité accrue, la capacité de brûler une plus large plage de combustibles et des émissions de polluant réduites par rapport aux moteurs d’aujourd’hui. Ce projet de 7 millions d’euros devrait s’achever en août 2004 et aura regroupé une vingtaine de partenaires auropéens industriels et académiques. 1.5 L’objectif de cette étude La configuration étudiée est un injecteur de turbine à gaz montée sur une chambre de combustion simplifiée expérimentalement étudié au DLR à Stuttgart dans le cadre du projet européen PRECCINSTA. Le but du projet PRECCINSTA est d’étudier les instabilitées thermoacoustiques qui peuvent apparaître dans les chambres de combustion des turbines à gaz. L’objectif plus précis de mon étude est de caractériser le mélange air −CH 4 à l’entrée de la chambre de combustion afin de déterminer si oui ou non il est possible de considérer le fluide entrant 7
Page 1 and 2: Rapport de stage de DEA - référen
Page 3 and 4: Table des matières 1 Contexte et o
Page 5: Introduction Dans le cadre du proje
Page 9 and 10: Chapitre 2 Le calcul numérique 2.1
Page 11 and 12: FIG. 2.3 - Vue avant de l’injecte
Page 13 and 14: caler sur le débit expérimental d
Page 15 and 16: Chapitre 3 Les résultats des calcu
Page 17 and 18: FIG. 3.2 - Champ moyen de richesse
Page 19 and 20: La figure ?? montre quant à elle l
Page 21 and 22: FIG. 3.8 - Isosurface moyenne de ri
Page 23 and 24: FIG. 3.12 - Isosurface moyenne de r
Page 25 and 26: 3.3 Analyse des résultats instatio
Page 27 and 28: FIG. 3.19 - Isosurfaces instationai
Page 29 and 30: 3.3.4 Isosurfaces de critère Q Afi
Page 31 and 32: FIG. 3.26 - Isosurfaces de critère
Page 33 and 34: 4.2.2 Chemoluminescence CH Nous nou
Page 35: Bibliographie [1] GUPTA, A., LILLEY

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

Create successful ePaper yourself

Delete template?

Save as template?