Combustion et écoulements réactifs avec Ansys Fluent
Apprenez à modéliser les processus de combustion avec la CFD, à les prévoir de manière réaliste et à les développer. Cette formation est proposée sous la forme d'un cours de 3 jour(s).
Durée
3 jours
Prérequis
Connaissances de base d’Ansys Fluent
Logiciel utilisé
Ansys CFD
- Comprendre et influencer en détail les processus de combustion
- Sélectionner les modèles chimiques qui conviennent à un problème donné
- Obtenir des mesures virtuelles même dans des endroits inaccessibles
- Combustion propre : réduire le développement des polluants
Description
Les processus de combustion impliquent une variété de phénomènes physiques qui interagissent et s'influencent les uns les autres. La modélisation et la simulation des processus de combustion à l'aide de la dynamique numérique des fluides (CFD) offrent une extension rapide et rentable des expériences, par exemple pour concevoir de nouveaux équipements. Des informations très détaillées peuvent être obtenues même dans des régions qui ne sont pas accessibles lors de l'expérience. Parmi les autres avantages de la simulation de la combustion, on peut citer la prévision de l'évolution des polluants et l'optimisation des appareils.
Cette formation vous permettra d'apprendre les méthodes avec lesquelles vous pouvez influencer les processus de combustion. Avec l'aide de la simulation, vous pouvez placer des capteurs de mesure virtuels pour acquérir des données à n'importe quelle position souhaitée. En fonction de problème à résoudre, vous pouvez choisir les modèles convenables pour décrire la chimie et améliorer le processus de combustion, par exemple pour réduire les polluants.
Ce cours est destiné aux utilisateurs avancés qui ont des prérequis de la CFD et qui souhaitent approfondir leurs connaissances en matière de combustion et réactions chimiques en utilisant la CFD.
Agenda détaillé de cette formation de 3 jours
Jour 1
01 Concepts de base des écoulements réactifs
- Paramètres importants : stœchiométrie, vitesse de réaction, équilibre chimique, nombre de Dammköhler, flamme de diffusion, combustion de prémélange
- Références à la littérature commune
- Comment utiliser l’aide du logiciel
- Atelier : Réaction globale simple : La combustion du méthane dans une chambre de combustion
02 Transport des espèces, chimie détaillée et interaction turbulence-chimie
- Description détaillée des réactions chimiques : avantages et inconvénients
- Mélange turbulent
- Des réactions rapides : Modèle de dissipation des tourbillons
- Configuration du modèle
- Atelier : Le model de Eddy Dissipation pour la simulation d'une chambre de combustion de 300 KW
03 Chimie à vitesse de réaction finie (modèle à vitesse finie)
- Description de la chimie lente : Cinétique chimique laminaire finie, Eddy Dissipation Concept (EDC)
- Méthodes de solution et procédures d'accélération pour les mécanismes de réaction détaillés
- Contrôle de plausibilité des résultats de la simulation (température adiabatique de la flamme, terme source pour la chaleur de réaction)
- Conseils/Bonnes pratiques pour la génération de maillages : Degré de résolution du maillage
- Atelier : Simulation de la combustion d'un mélange méthane-air dans un réacteur conique
04 Réduire le temps de calcul pour les grands mécanismes de réaction
- Atelier prolongé : Modélisation détaillée de la flamme Sandia-D avec plus de 300 réactions
- Comparaison entre le modèle « Finite rate » et le modèle « Eddy-Dissipation »
- Application du solveur de chimie rigide
- Appliquer les méthodes d'accélération pour un calcul plus rapide de la combustion
Jour 2
05 Simulation de flammes de diffusion turbulente
- Que sont les flammes de diffusion ?
- Modélisation basée sur le mélange combustible-oxydant (fraction de mélange)
- Systèmes non adiabatiques et pertes de chaleur
- Reduction du temps de calcul grâce au concept de tabulation de la chimie
- Atelier : Méthode de Flammet pour la simulation de la combustion avec un mécanisme chimique détaillé
06 Combustion de prémélange et partiellement prémélangée
- Avantages de la combustion de prémélange
- Quantification de la progression de la combustion : équation-C (variable de progression)
- Flammes partiellement prémélangées
- Reduction du temps de calcul grâce à la méthode de Flamelet Generated Manifold (FGM)
- Atelier : Combustion prémélangée dans une chambre conique avec le modèle de Zimont
07 Combustion de combustibles liquides
- Introduction du modèle Discrete Particle Model (DPM)
- Evaporation des gouttelettes
- Préparation du mélange pour une combustion optimale
- Homogénéisation du mélange et répartition de la température
- Atelier : Combustion d’un carburant liquide avec le modèle de Flamme prémélangée
08 Combustion par pulvérisation dans une configuration complexe
- Atelier prolongé : Application du DPM dans la simulation de la combustion
- Transition de phase avec DPM et formation du mélange
- Combustion du spray avec un modèle de flamme partiellement prémélangée
- Application en géométrie complexe (chambre de combustion coaxiale)
- Création d’une table de MGF pour la combustion
Jour 3
09 Réaction de surface et combustion des particules solides
- Pyrolyse des combustibles solides
- Combustion de particules solides
- Absorption et désorption des espèces
- Validation de la simulation de combustion
- Configuration de la « combustion de surfaces »
- Atelier : Combustion catalytique du méthane avec réactions de surface sur des parois solides
10 Rayonnement durant la combustion
- Importance et estimation des effets des rayonnements
- Quantification : Intensité de rayonnement et flux de chaleur de rayonnement
- Modèle de rayonnement P1
- Modèle de rayonnement DO
- Absorption de l'énergie de rayonnement dans le mélange gaz- combustible : importance des propriétés matérielles
- Configuration du modèle
- Atelier : Simulation d'une flamme en tenant compte du rayonnement
11 Emission et réduction des polluants
- Estimation de la formation de polluants (NOx, SOx) en se basant sur la simulation
- Mécanismes de formation de NOx
- Méthodes pour éviter et réduire les NOx
- Détermination des SOx en post-traitement
- Processus formation de la suie
- Détermination de la répartition des concentrations de polluants
- Atelier : Simulation de la réduction des NOx par injection d'urée (SNCR)
12 Simulation de la combustion de combustibles solides
- Atelier prolongé : DPM pour la combustion des particules
- Combustion du charbon : séchage, pyrolyse et oxydation hétérogène
- Description détaillée de la chimie (6 réactions et 7 substances)
- Configuration du modèle et paramètres du solveur
- Post-traitement des résultats
- Aperçu des outils complémentaires : Chemkin-Pro (Reaction Design), bibliothèque de modèles de combustibles
Formateurs
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La formation prévoit des exercices intermédiaires et finaux pour la mise en pratique des éléments objets de la formation. Le formateur présentera la résolution de ces exercices et s’assurera de la bonne compréhension de chaque module du cours à l’aide de QCM. Une attestation de formation attestera de la validation de l’évaluation des connaissances pour chaque module et pour la formation globale.
