Structures de Flammes et Combustion Turbulente

Les enjeux sociétaux, environnementaux et industriels associés aux activités de l'équipe CT concernent les systèmes de propulsion du futur (aéronautique et spatial), la sécurité des installations utilisant l'hydrogène, la réduction des émissions de polluants, les incendies, la caractérisation de nouveaux carburants et leur valorisation, les applications militaires, etc.

Les verrous scientifiques associés à ces applications sont souvent similaires et résultent d’une part du caractère multi-échelles des écoulements et d’autre part des interactions de différents mécanismes physiques : turbulence, changement de phases, mélange des espèces chimiques, cinétique de réaction, transferts de chaleur, expansion, compression, chocs.

Les recherches réalisées dans l'équipe sont basées sur des expérimentations, des simulations numériques et des études théoriques, dont l'objectif est de comprendre, analyser et modéliser les écoulements turbulents réactifs. Les travaux de recherches s'inscrivent dans quatre grandes orientations :

- Combustion en écoulement compressible

- Dynamique des fronts en milieu hétérogène

- Combustion en écoulement diphasique

- Décharges électriques et transferts aux parois en écoulement réactif

Partenaires industriels : MEGGITT, MBDA, SAFRAN TECH, SAFRAN AE, IFPEN, Babcock-Wanson, ArianeGroup

- Combustion supersonique dans les super-statoréacteurs

Simulation DDES réactive réalisée avec CEDRE - Banc d’essais LAPCAT du LAERTE - Collaboration ONERA (G. Pelletier, M. Ferrier, A. Vincent-Randonnier) / Pprime (A. Mura)

- Combustion supersonique d’hydrogène

- Interactions choc/turbulence, détonation/turbulence

- Transition Déflagration/Détonation (Collaboration équipe DETO)

- Couplage acoustique/combustion en écoulement turbulent

- Dynamique des flammes

Vidéo de présentation de CV2

- Dynamique des fronts d’auto-inflammation, transition vers la déflagration

- Propagation d’incendie (Collaboration équipe CH)

- Pulvérisation par jet impactant

- Atomisation par électrisation de jet

- Topologie du mélange aux petites échelles dans un brouillard de gouttelettes

- Propagation de front et d’auto-allumage dans un brouillard de gouttelettes

- Combustion diphasique de carburants alternatifs

- Transferts de chaleur instationnaires aux parois

- Interactions flammes-parois

- Allumage par décharge électrique

- Allumage par effet catalytique

- Couplage catalyse/plasma

Outils numériques

• CREAMS : simulation numérique d’écoulements compressibles
• ASPHODELE : simulation numérique d’écoulements incompressibles
• ARCHER : simulation numérique d’écoulements diphasiques
• OpenFoam : RANS, URANS, LES

Dispositifs expérimentaux :

• PERGOLA  : Dispositif pour l'étude de la combustion d'ergols stockables (application spatiale)
• CV2 : Dispositif d'étude de la combustion à volume constant à fonctionnement cyclique, sans piston.
• MDAID : Dispositif d'étude des transitions de régime de combustion : Déflagration / Auto-allumage / Détonation
• MCR : Machine à Compression Rapide.
• Bombes : dispositifs de mesure de vitesse fondamentale de flammes

Diagnostics optiques:

• • PIV haute cadence, LDV, Granulométrie.
  • PLIF radicaux et traceurs.
  • Chimiluminescence, spectroscopie.
  • Strioscopie et ombroscopie ultra-haute cadence ou fort grossissement, SBOS.

Métrologie Non-optique : Mesures instationnaires de pression, température et flux de chaleur.

Thèses automne 2021 :

• Analyse jointe simulation/expérience des transferts et réactions chimiques aux interfaces dans un réacteur catalytique de transformation du biogaz par plasma hors-équilibre (recrutement en cours)
• Étude numérique et modélisation des transitions de modes de propagation et des accélérations de flammes dans des mélanges complexes appauvris en carbone (recrutement terminé)
• Offres de thèses de Doctorat – PhD : ITN INSPIRE – INSpiring Pressure gain combustion Integration, Research, and Education
• Hypergolic ignition of liquid storable propellants

Post-doctorats :

• Stabilization dynamics of storable propellants combustion