Numerical study of flame stability, stabilization and noise in a swirl-stabilized combustor under choked conditions
Etude numerique de la stabilite, la stabilisation et le bruit de flamme dans un bruleur tourbillonnaire en conditions amorcees
Abstract
Civil air traffic increase requires to decrease future aircraft emissions. Aeronautic
engine combustor technology has evolved towards Lean Prevaporized Premixed
combustion to increase efficiency and reduce noxious emissions. Unfortunately, this
technology tends to reduce engine robustness, with a decrease in flame stability and
stabilization margins, and an increase in combustion noise. Compressible Large
Eddy Simulation (LES), a promising numerical approach to describe full combustors,
is used in this Ph.D on an academic test rig of a typical modern combustor flame
in confined conditions. This investigation gives insight on the effects of full system
dynamics on combustion instabilities, flame flashback and combustion noise. Is shows
how these tools can yield understanding of the phenomena controlling flame stability
and stabilization, which is essential in order to operate future engines safely.
Les chambres de combustion aéronautiques s’orientent vers la combustion pauvre
prévaporisée prémélangée pour améliorer l’efficacité et réduire les émissions nuisibles
des moteurs. Malheureusement, cette technologue tend à réduire les marges de
stabilité et de stabilisation des flammes, tout en augmentant le bruit de combustion.
La Simulation aux Grandes Échelles compressible, une approche numérique
prometteuse pour décrire les chambres complètes, est utilisée dans cette thèse sur un
cas académique de flamme typique des brûleurs modernes en conditions confinées.
L’étude fournit des éléments clés sur l’effet de la dynamique du système complet
sur les instabilités de combustion, le retour de flamme et le bruit de combustion.
Elle montre comment ces outils peuvent aider à comprendre les phénomènes qui
contrôlent la stabilité et la stabilisation de flamme, ce qui est essentiel pour opérer
les moteurs futurs en toute sécurité.
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