De nouveaux outils pour modéliser la combustion et les combustibles
L'injecteur à combustible est essentiel à la conception de combusteurs à faibles émissions. En comprenant et en contrôlant la physique complexe de l'atomisation de carburants, il est possible de minimiser les émissions dangereuses. Jusqu'à présent, les simulations se sont appuyées sur des définitions trop simplistes du jet de carburant. De plus, les modélisations d'émissions de suie actuelles ne sont pas suffisamment précises pour soutenir la conception de nouveaux combusteurs écologiques. Ces deux domaines de modélisation sont associés étant donné que les caractéristiques de jet posent les conditions limites pour la modélisation des émissions de suie. Le projet FIRST (Fuel injector research for sustainable transport) a proposé une modification progressive en détails pour prédire avec précision la décomposition du jet et des émissions de suie par le biais de techniques de modélisations basées sur la physique de pointe, des mesures de diagnostic et d'une dérivation de corrélations sophistiquées. Le développement d'un outil numérique d'injecteur virtuel et des techniques de prévisions de formation de suie requiert des bases de données de validation avec des résultats de mesure quantitatifs. L'atomisation détaillée et des mesures expérimentales de jet ont été réalisées en utilisant des méthodes de diagnostic de pointe sur plusieurs géométries pour valider les approches de modélisations physiques et phénoménologiques. Pour l'atomisation, les chercheurs ont étudié trois différents degrés de complexité expérimentale: les configurations fondamentales, les configurations d'injecteurs idéalisées et les configurations d'injecteurs industriels. Pour ce qui est des mesures d'émissions de suie, plusieurs techniques de mesures modernes ont été testées et appliquées pour fournir des ensembles de données complètes pour la validation de la modélisation des émissions de suie. Les travaux sur les modèles numériques de processus d'atomisation ont inclus des simulations numériques directes sur petits domaines des équations de Navier-Stokes, des calculs de dynamique des fluides computationnelle de géométrie de combusteur et de modèles phénoménologiques. Les nouveaux modèles de composition de jet et d'émissions de suie récemment développés ont été incorporés dans les outils de conception des partenaires du projet. Ces outils ont ensuite été utilisés pour prédire la performance d'émissions et de jet des systèmes de combustion à faibles émissions de pointe. Par de meilleures mesures et outils de modélisation dans la formation des émissions de suie et de jet de carburant, les résultats du projet FIRST accélèrent le développement de produits de moteur plus abordables, plus propres et plus fiables. Ces nouveaux développements aideront l'industrie de l'aviation à se rapprocher des objectifs du Conseil consultatif pour la recherche aéronautique en Europe (ACARE) pour préserver l'environnement.
Mots‑clés
Combustion, combustibles, moteurs, aviation, transport, injecteur de combustible, suie
