Modélisation Et Simulation de La Combustion
il y a 2 semaines
**Intitulé du poste**:
Modélisation et simulation de la combustion turbulente en milieu confiné-ventilé (Th RES 24-17) H/F
**Type de contrat**:
Doctorat
**Statut**:
Cadre
**Disponibilité du poste**:
01/10/2024
**Localisation du poste**:
Cadarache
**Environnement / Organisation / Contexte**:
L'objectif de la thèse est de développer des modèles de combustion turbulente pour la simulation d’incendies en milieu confiné-ventilé, avec des phénomènes tels que la ré-ignition d'imbrûlés et la combustion en milieu chaud et vicié, étudiés dans le cadre du projet OCDE FAIR.
Le modèle de Magnussen (“mixed is burnt”) utilisé jusqu'à présent dans le logiciel de simulation numérique CALIF3S-Isis développé dans le laboratoire suppose que la chimie est infiniment rapide, et donc que le taux de réaction est essentiellement déterminé par le temps caractéristique de mélange turbulent [1]. Cette approximation ne permet pas de prédire les taux de production de sous-produits de combustion (CO, suies), importants dans la modélisation des incendies [2] et conduit à négliger l’influence de plusieurs phénomènes sur les taux de réaction de combustion. C'est pourquoi des modèles de flammelettes sont actuellement développés dans CALIF3S-Isis, afin de découpler le calcul de la structure interne de la flamme de celui de l’écoulement. Jusqu'à présent, le modèle SLFM (Steady Laminar Flamelet Model) développé a permis d'apporter une première modélisation de l'extinction locale de la flamme sous l’effet de l’étirement à l’échelle des flammelettes. On se propose maintenant d'étendre le modèle de flammelettes à la prise en compte de l'effet des transferts radiatifs et de l'avancement des réactions chimiques [4] sur la structure de la flamme et sur les limites d'extinction.
**Mission**:
Dans un premier temps, on analysera l’effet de ces deux phénomènes par la simulation de flammelettes étirées avec le code CANTERA. En particulier, on calculera des solutions de flammelettes prenant en compte les pertes radiatives et on étudiera l'effet de ces dernières sur les structures de flamme et sur les limites d'extinction. On considèrera aussi l'existence de solutions de flammelettes instationnaires instables, correspondant à des états d'avancement chimique qui présentent des écarts significatifs par rapport à la situation d'équilibre chimique. Cette étape permettra de déterminer les phénomènes prédominants dans le cas de conditions viciées, mais également de générer une base de données de solutions de flammelettes utilisable dans les modèles de combustion turbulente à chimie tabulée du code CALI3S-Isis. Dans un second temps, on pourra procéder à l’amélioration de l’approche SLFM.
D’une part, on prendra en compte de l’effet des pertes radiatives sur l’évolution des scalaires réactifs turbulents. Le couplage combustion-rayonnement sera alors décrit à l'échelle des grandes structures en se basant sur les solutions de flammelettes intégrant les effets locaux des pertes radiatives. D’autre part, on introduira une variable de progrès afin de prendre en compte les effets de combustion incomplète [4]. Les modèles ainsi développés seront validés sur des cas académiques issus de la base de données MaCFP dédiée aux codes incendie, et sur des cas expérimentaux étudiés dans le dispositif NYX de l’IRSN dans le cadre du projet OCDE FAIR.
La première année de thèse sera dédiée à la simulation de flammelettes avec le code CANTERA en tant qu’utilisateur, et à leur analyse physique. Le doctorant prendra également en main CALIF3S-Isis, en tant qu’utilisateur et développeur. Elle se déroulera principalement au sein du LIE, avec des déplacements prévus à l’Institut P’.
En deuxième année, l’analyse de la combustion en atmosphère viciée à l’échelle des flammelettes se poursuivra. En fonction des phénomènes physiques à prendre en compte dans le modèle CFD, les développements devront être faits dans CALIF3S-Isis, incluant leur vérification.
**Publications**
[1] Boyer, G et al. 2024. Large-eddy simulation of a full-scale glove box fire. Fire Safety Journal, 144, 104101.
[2] Wen, J.X. 2024. Fire modelling : The success, the challenges, and the dilemma from a modeller’s perspective. Fire Safety Journal, 144, 104087.
[3] Peters, N. 2000. Turbulent combustion. Cambridge University Press.
[4] Pierce, C.D.., & Moin, P. 2004. Progress-variable approach for large-eddy simulation of non-premixed turbulent combustion. Journal of Fluid Mechanics, 504, 72-97.
**Profil recherché**:
Ecole d’ingénieur et/ou M2R en mathématiques appliquées, aérodynamique ou énergétique et transferts
**Télétravail**:
Régulier
**Informations complémentaires**:
Lieu de la thèse : 1ere année : IRSN, Cadarache ; 2e et 3e années: Institut P', Poitiers
Des déplacements entre les deux sites sont à prévoir
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