A DES method applied to a Backward Facing Step reactive flow

Hybrid Reynolds Averaged Navier Stokes–Large Eddy Simulation is a trend which is becoming of common use in aerodynamics but has seldom been employed to simulate reactive flows. Such methods, like the Delayed Detached Eddy Simulation (DDES) presented in this article, have been created to treat near wall flows with a RANS approach while switching to LES in the separated flow region. It is indeed an affordable solution to simulate complex and unsteady compressible flows and to have access to accurate skin friction and wall thermal fluxes. In order to validate this technique in combustion, we chose a simple and well documented Backward Facing Step combustor. To account for turbulent combustion a Dynamic Thickened Flame was used. The results obtained on this case show a good agreement with the experimental database and are of the same quality as LES in the separated region for both inert and reactive flows. To cite this article: B. Sainte-Rose et al., C. R. Mecanique 337 (2009).

RésuméLes approches hybrides de type équations de Navier Stokes moyennées (RANS)/Simulation aux Grandes Echelles (LES) sont de plus en plus répandues dans la communauté des aérodynamiciens, en revanche elles sont très peu utilisées pour des applications en combustion. Ce type de méthodes auquel appartient la Delayed Detached Eddy Simulation (DDES) présentée dans cet article, ont été conçues pour traiter les écoulements pariétaux par une approche RANS tout en basculant vers une approche LES loin des parois. Cette modélisation permet favorablement de simuler des écoulements compressibles complexes et instationnaires tout en prenant en compte correctement les transferts pariétaux (frottement, flux de chaleur). Pour valider cette technique en combustion sur un cas simple, nous avons choisi de simuler une chambre de combustion en forme de marche descendante. Les calculs des écoulements réactifs sont effectués avec un modèle de flamme épaissie dynamique (DTF) pour modéliser la combustion turbulente. Les résultats obtenus sur ce cas sont en accord avec la base de données expérimentales et sont de la même qualité que la LES dans la zone décollée. Pour citer cet article : B. Sainte-Rose et al., C. R. Mecanique 337 (2009).