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Contribution à l'étude de phénomènes instables dans une chaudière à gaz domestique / Thierry Etchebarne

Auteur principal : Thierry, EtchebarneAuteur secondaire : : Directeur de thèse, Hetet, Jean-FrançoisCo-auteur collectivité : Editeur scientifique, Ecole centrale de NantesPublication : Nantes, 2003 : Ecole Centrale de NantesDescription : 1 VOL.(245 p.) : Figures, graphiques, tableauxRésumé : Des problèmes d'instabilités apparaissent souvent lors du développement des systèmes énergétiques complexes. Le travail présenté dans ce mémoire traite de la déstabilisation de chaudières étanches à gaz ( puissance nominale : 30 kW). L'étude bibliographique révèle la présence de deux éléments susceptibles de contribuer au dysfonctionnement du système : le ventilateur ( phénomène de pompage) et le processus de combustion (instabilité de combustion). Outre une caractérisation précise de l'instabilité ( fréquence et amplitude), une étude expérimentale permet d'identifier la combustion comme le processus jouant un rôle majeur dans la déstabilisation du système. Le mode acoustique déstabilisé est le mode en volume du système (mode de Helmholtz) : l'instabilité observée est une instabilité de combustion système. Un scénario dans lequel un couplage entre l'acoustique de l'installation et la combustion associé à la présence de fluctuations de composition du prémélange est avancé pour expliquer la déstabilisation du système. Par ailleurs, un critère de stabilité reliant la fréquence de l'instabilité au temps caractéristique de transport du mélange dans le bras de brûleur est proposé. La seconde partie de ce mémoire présente l'élaboration et à la validation d'un outil de simulation capable de prédire l'apparition des instabilités basses fréquences rencontrées. Compte tenu du domaine fréquentiel déstabilisé, une modélisation reposant sur les hypothèses d'incompressibilité du gaz dans les conduits et d'une évolution quasi-statique des grandeurs est retenue. Une attention particulière est consacrée à l'élaboration d'un modèle mono-dimensionnel de l'écoulement dans le bras de brûleur. Les limites de l'approche mono-dimensionnelle de cet écoulement conduisent à définir un modèle phénoménologique du temps de transport du mélange. La comparaison satisfaisante des résultats expérimentaux et numériques montre la cohérence de la démarche et la validité des modèles utilisés..Bibliographie: Bibliogr. p. 239-245.Thèse : .Sujet : Chaudière gaz ;Ventilateur ;Combustion ;Instabilité basse fréquence ;Simulation numérique
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Bib. Paris
Magasin
EMP 153.914 CCL. TH. 1216 Available EMP51426D

Bibliogr. p. 239-245

Thèse de doctorat Mécanique, thermique et génie civil 2003 Ecole centrale de Nantes et Université de Nantes

Des problèmes d'instabilités apparaissent souvent lors du développement des systèmes énergétiques complexes. Le travail présenté dans ce mémoire traite de la déstabilisation de chaudières étanches à gaz ( puissance nominale : 30 kW). L'étude bibliographique révèle la présence de deux éléments susceptibles de contribuer au dysfonctionnement du système : le ventilateur ( phénomène de pompage) et le processus de combustion (instabilité de combustion). Outre une caractérisation précise de l'instabilité ( fréquence et amplitude), une étude expérimentale permet d'identifier la combustion comme le processus jouant un rôle majeur dans la déstabilisation du système. Le mode acoustique déstabilisé est le mode en volume du système (mode de Helmholtz) : l'instabilité observée est une instabilité de combustion système. Un scénario dans lequel un couplage entre l'acoustique de l'installation et la combustion associé à la présence de fluctuations de composition du prémélange est avancé pour expliquer la déstabilisation du système. Par ailleurs, un critère de stabilité reliant la fréquence de l'instabilité au temps caractéristique de transport du mélange dans le bras de brûleur est proposé. La seconde partie de ce mémoire présente l'élaboration et à la validation d'un outil de simulation capable de prédire l'apparition des instabilités basses fréquences rencontrées. Compte tenu du domaine fréquentiel déstabilisé, une modélisation reposant sur les hypothèses d'incompressibilité du gaz dans les conduits et d'une évolution quasi-statique des grandeurs est retenue. Une attention particulière est consacrée à l'élaboration d'un modèle mono-dimensionnel de l'écoulement dans le bras de brûleur. Les limites de l'approche mono-dimensionnelle de cet écoulement conduisent à définir un modèle phénoménologique du temps de transport du mélange. La comparaison satisfaisante des résultats expérimentaux et numériques montre la cohérence de la démarche et la validité des modèles utilisés.

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