Des modèles pour concevoir des chambres de combustion plus propres et efficaces
Les systèmes à combustion pauvre apportent des avantages majeurs car ils réduisent les émissions d'oxydes d'azote (NOx). Cependant, en diverses circonstances, les émissions de monoxyde de carbone, les hydrocarbures non brûlés et la suie entravent le fonctionnement de la chambre de combustion. Les ingénieurs ne peuvent donc pas prévoir de façon fiable le type et la quantité des émissions produites par les chambres de combustion, ce qui rend difficile la création d'une conception plus écologique et plus rentable. Ce problème a été abordé par le projet DREAMCODE (Development of reliable emission and atomization models for combustor design), qui a développé des méthodes de calcul pour concevoir des chambres de combustion à faibles émissions. Les partenaires du projet ont commencé par développer et améliorer dans le détail les mécanismes de réaction pour des substituts du kérosène, en décrivant les processus complexes liés à l'oxydation du carburant et à la formation des émissions. Le nouveau mécanisme s'est avéré bien fonctionner pour un grand nombre de cas de test, en permettant d'améliorer considérablement les prévisions concernant les NOx et les précurseurs de la suie. Les chercheurs ont également conçu des modèles de suie multivariés, qui sont cruciaux pour décrire les phénomènes physiques et chimiques complexes impliqués dans la formation de suie, et ont amélioré les modèles statistiques. Ils ont développé des méthodes de réduction chimique pour inclure des modèles de chimie détaillés dans des calculs de dynamique des fluides. L'équipe a créé des modèles de fragmentation de jet pour prévoir la distribution du carburant dans la chambre de combustion, ce qui a une incidence considérable sur les émissions. Enfin, les chercheurs ont réalisé des simulations détaillées de l'hydrodynamique des particules lisses, ce qui leur a permis de comprendre la désagrégation du carburant. Ils ont exploité ces nouvelles connaissances pour développer un modèle de pulvérisation permettant de prévoir la distribution de la taille des gouttelettes. Grâce aux résultats de DREAMCODE, les concepteurs de moteurs d'avion pourront les équiper d'un système de combustion générant moins d'émissions, tout en réduisant le nombre de tests expérimentaux longs et coûteux. En obtenant un avantage concurrentiel sur ses concurrents mondiaux, l'industrie européenne des moteurs d'avion contribuera à créer des emplois et bénéficiera à l'économie de l'UE dans son ensemble, grâce à une mise sur le marché plus rapide de nouvelles technologies respectueuses de l'environnement.
Mots‑clés
Conception de chambre de combustion, émissions, mélange pauvre, combustion, DREAMCODE, moteur d'avion
