[Comparaison des approches basées sur la PDF d'un scalaire transporté et sur la PDF jointe vitesse-scalaire appliquées à la flamme « Delft III »]
Des résultats de simulation numérique sont présentés pour la flamme de diffusion pilotée « Delft III ». Dans cette flamme, qui constitue l'un des cas tests pour le International Workshop on Measurements and Computations of Turbulent Nonpremixed Flames (TNF), les effets de l'interaction entre la turbulence et les processus liés à la chimie sont forts et la modélisation de ces interactions constitue donc un challenge. Après avoir exposé le contexte théorique, nous présenterons la comparaison des résultats obtenus avec d'une part une approche basée sur l'équation d'évolution de la densité de probabilité (PDF) jointe vitesse-scalaire associée à un schéma chimique réduit (ILDM) et d'autre part une approche basée sur la PDF du scalaire associée à un schéma chimique détaillé (mécanisme C1). Le même modèle de micro-mélange (modèle modifié de dispersion-coalescence, CD) est utilisé dans les deux approches. Les raisons qui conduisent à une amélioration considérable du champ de température moyenne lorsque l'on effectue des calculs basés sur la PDF du scalaire sont discutées. Les résultats obtenus avec d'autres modèles de micro-mélange sont brièvement mentionnés.
Numerical simulation results are presented for the turbulent piloted jet diffusion flame ‘Delft Flame III’. In this flame, which is one of the target flames of the International Workshop on Measurements and Computations of Turbulent Nonpremixed Flames (TNF), effects of turbulence-chemistry interaction are strong and modelling the turbulence-chemistry interaction is a challenge. After an outline of the theoretical framework, a comparison is presented of results with on the one hand the velocity-scalar transported probability density function (PDF) approach with reduced chemistry (ILDM) and on the other hand the scalar PDF approach with detailed chemistry (C1-mechanism). The same micromixing model (modified coalescence-dispersion model, CD) is used in both studies. The reasons for the significantly better prediction of the mean temperature field by the scalar PDF calculations are discussed. Results of other micromixing models are briefly mentioned.
Mot clés : Turbulence, Combustion, Modèles de combustion turbulente, Micro-mélange, Densités de probabilité
Dirk Roekaerts 1 ; Bart Merci 2 ; Bertrand Naud 3
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Dirk Roekaerts; Bart Merci; Bertrand Naud. Comparison of transported scalar PDF and velocity-scalar PDF approaches to ‘Delft flame III’. Comptes Rendus. Mécanique, Volume 334 (2006) no. 8-9, pp. 507-516. doi : 10.1016/j.crme.2006.07.007. https://comptes-rendus.academie-sciences.fr/mecanique/articles/10.1016/j.crme.2006.07.007/
[1] PDF methods for turbulent reactive flows, Progr. Energy Combust. Sci., Volume 11 (1985), pp. 119-192
[2] Computational Models for Turbulent Reacting Flows, Cambridge Univ. Press, 2003
[3] Statistical Mechanics of Turbulent Flows, Springer-Verlag, Berlin, 2003
[4] Turbulent combustion modelling, Progr. Energy Combust. Sci., Volume 14 (1988), pp. 245-292
[5] Combust. Theory Model., 1 (1997), pp. 79-96
[6] P.A. Nooren, Stochastic modeling of turbulent natural-gas diffusion flames, PhD Thesis, Delft University of Technology, 1998
[7] Proc. Combust. Inst., 25 (1994), pp. 1241-1248
[8] Appl. Phys. B, 71 (2000), pp. 95-111
[9] On the accuracy of temperature measurements in turbulent jet diffusion flames by coherent Anti-Stokes Raman spectroscopy, Combust. Sci. Technol., Volume 175 (2003), pp. 1893-1914
[10] http://www.ca.sandia.gov/TNF
[11] Flow and mixing fields for transported scalar PDF simulations of a piloted jet diffusion flame (‘Delft Flame III’), Flow Turbulence Combust., Volume 74 (2005), pp. 239-272
[12] Study of the performance of three micro-mixing models in transported scalar PDF simulations of a piloted jet diffusion flame (‘Delft Flame III’), Combust. Flame, Volume 144 (2006), pp. 476-493
[13] Joint velocity-scalar PDF methods (B. Launder; N. Sandham, eds.), Closure Strategies for Turbulent and Transitional Flows, Cambridge Univ. Press, 2002, pp. 626-655 (Chapter 22)
[14] Flow Turbulence Combust., 68 (2002), pp. 335-358
[15] Combust. Flame, 131 (2002), pp. 465-468
[16] Int. J. Heat Mass Transfer, 46 (2003), pp. 469-480
[17] Combust. Flame, 93 (1993), pp. 41-60
[18] The joint scalar probability density function method (B. Launder; N. Sandham, eds.), Closure Strategies for Turbulent and Transitional Flows, Cambridge Univ. Press, 2002, pp. 522-581 (Chapter 20)
[19] Reacting flows and probability density function methods (B. Launder; N. Sandham, eds.), Closure Strategies for Turbulent and Transitional Flows, Cambridge Univ. Press, 2002, pp. 328-337 (Chapter 10)
[20] P.P.J. Stroomer, Turbulence and OH structures in flames, PhD Thesis, Delft University of Technology, 1995
[21] Laminar premixed hydrogen/air counterflow flame simulations using flame prolongation of ILDM with differential diffusion, Proc. Combust. Inst., Volume 28 (2000), pp. 1901-1908
[22] Modelling of premixed counterflow flames using the flamelet-generated manifold technique, Combust. Theory Model., Volume 6 (2002), pp. 463-478
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