Modeling Challenges in Computing Aeronautical Combustion Chambers

International audienceThis article reviews the modeling challenges for performing Large Eddy Simulations of aero-nautical combustion chambers. Since the kerosene is injected in a liquid phase into the combustion chamber, the description of the atomization is of primary importance. The article first discusses the numerous numerical challenges encountered during this process, which leads to the formation of small droplets that constitute a spray. The existing numerical and modeling methods to describe a spray of kerosene droplets are then presented. The article then focuses on the description of the complex combustion kinetics. Hundreds of species and thousands of reactions have to beconsidered to predict ignition, flame stabilization and pollutant emissions. Due to lengthy computational times, detailed chemical schemes are too large to be directly used in CFD. This article then presents the major existing chemical reduction strategies. Significant interactions of the reactions layers with the flow vortices occur at the subgrid scale. The question of turbulent combustion modeling is therefore discussed in an LES context. Finally, the prediction of soot and NOx formation is presented. The review is illustrated by several examples representative of practical situations encountered in aeronautical combustors.On présente une revue des principales activités de recherche de l'ONERA sur la combustion supersonique et les superstatoréacteurs (ou statomixtes) dans le domaine civil depuis 1992. La première partie concerne les recherches de base sur la combustion supersonique, incluant l'acquisition de bases de données expérimentales et la modélisation de la combustion. Les études plus appliquées sur l'injection et la stabilisation de la flamme dans des foyers de recherche font l'objet de la deuxième partie. La troisième partie est consacrée aux activités de conception et de caractérisation de superstatoréacteurs pour diverses applications. L'ensemble des activités présentées a été mené soit sur financement interne, soit dans le cadre de trois programmes majeurs : PREPHA (1992-1997), JAPHAR (1997-2001) et LAPCAT II (2008-2013)