Modélisation de la combustion turbulente des mélanges hétérogènes en richesse. Application au calcul d'une flamme stabilisée par l'élargissement brusque d'un canal bidimensionnel

RésuméL'objectif de cette Note est la validation d'un modèle de calcul de la combustion d'un mélange turbulent et hétérogène en richesse. Ce modèle qui tient compte d'une chimie non infiniment rapide est pertinent pour l'ensemble des régimes de combustion de type « partiellement prémélangés », de la flamme de prémélange en milieu homogène en richesse jusqu'à la flamme de diffusion. Il est de plus construit de façon à respecter les deux limites théoriques que représentent les flammes épaissies et les flammes infiniment minces. Pour cette dernière limite, on utilise un ensemble de relations algébriques exactes existant entre le taux de production chimique et les taux de dissipation scalaire qui a fait l'objet d'une précèdente Note (Robin et al. (2009) [1]). Le modèle est appliqué avec succès au calcul des champs de vitesse et scalaires dans une flamme turbulente stabilisée par l'élargissement brusque d'un canal 2-D.

The purpose of this Note is to describe and discuss a model of turbulent combustion for mixtures whose fuel-air ratio is variable, and taking into account the existence of finite nonzero chemical times. The model proposed for all “partially premixed” combustion regimes, from perfectly premixed to diffusion flames, is designed to recover the two theoretical limits of thickened flame and flamelet regime. The satisfactory behaviour of the model in the latter situation is enforced thanks to the use of an exact set of algebraic relations that exist between the chemical rate and scalar dissipation functions which has been the subject matter of a previous Note (Robin et al. (2009) [1]). The resulting model is validated against experimental data obtained in the case of a flame zone stabilized by the expansion of a 2-D channel.