Etude expérimentale et numérique du mélange de gaz turbulent par jets transverses (analyse des risques d'inflammation)

Ce travail vise à mieux comprendre les mécanismes de transport turbulents impliqués dans les mélangeurs de gaz à jets transverses. Un injecteur situé dans l'axe d'une soufflerie et débitant de deux à quatre jets symétriques transverses à un écoulement principal définit la configuration de mélange. Un code LES a été validé. Trois régimes de dilution ont été identifiés en fonction du rapport des flux de quantité de mouvement : dilution (i) liée aux jets, (ii) mixte jets/sillage et (iii) gérée par le sillage. Une méthode prédictive des risques d'inflammation d'un mélange méthane/oxygène est présentée : (i) une simulation LES fournit les champs de vitesse et de concentration, (ii) des éléments lagrangiens sont introduits et leurs trajectoires sont calculées, (iii) des FDP caractérisant la turbulence dans le mélangeur sont construites, et (iv) les limites d'inflammabilité et les délais d'auto-allumage issus de calculs cinétiques découplés permettent d'obtenir les probabilités d'inflammation.This work aims at increasing the knowledge of the turbulent transports mecanisms involved in jets-in-cross-flow based flammable gas mixers. The mixing configuration is defined by an injector located in the center of a wind tunnel with two or four symmetrical jets normal to a main stream. The validation of a LES code was achieved. Three dilution regimes were pointed out, according to the momentum flux ratio: (i) jets dilution (ii) both jets and wake dilution and (iii) wake dilution. The ignition hazards of a methane/oxygen mixture are predicted by the following procedure: (i) a Large Eddy Simulation provides the velocity and the concentration fields, (ii) lagrangian particles are dumped into the inlet streams and their positions are updated, (iii) PDF accounting for the turbulence statistics in the whole mixer are built, and (iv) flammability limits and autoignition delays from uncoupled kinetics computations are compared to the fuel molar fractions and the ages of particles.POITIERS-BU Sciences (861942102) / SudocSudocFranceF