Numerical simulation of the effect of electric field on the stability of diffusion flames

L'application de champ électrique est connue pour avoir la capacité d'améliorer significativement la stabilité des flammes. A ce sujet, un modèle mathématique permettant de modéliser la combustion en présence d'un champ électrique a été développé. Les équations de l'aérothermochimie sont couplées à des équations de bilan pour les densités des espèces chargées, et une équation de Poisson pour le potentiel électrique est résolue. Une situation principale est étudiée pendant la thèse ; elle concerne la stabilisation de flammes de diffusion par application d’un champ électrique continu ou alternatif.Les résultats obtenus montrent que la présence du champ électrique améliore significativement la stabilisation de la flamme. L’ampleur de cette amélioration dépend de l’intensité et de la polarité de la tension appliquée. Si la tension appliquée est alternative, un facteur supplémentaire s’ajoute pour influencer la stabilisation ; il s’agit de la fréquence. Une interprétation des mécanismes permettant la stabilisation est proposée.The application of electric field is known to have the ability to improve significantly the flame stability. In this regard, a mathematical approach to model combustion in the presence of an electric field was developed. The Navier-Stokes equations along with transport equations for charged species and the electric potential Poisson’s equation are solved. A main situation, that concerns the stabilization of diffusion flames by applying a direct or alternating electric field, is studied. The results show that the presence of the electric field improves the flame stabilization. The magnitude of this improvement depends on the intensity and polarity of the applied voltage. If the applied voltage is alternating, an additional factor, which is the frequency of the electric current, influences also the extent of the flame stabilization improvement. An interpretation of the stabilization mechanisms is proposed

Simulation numérique de l’effet de champ électrique sur la stabilité des flammes de diffusion

The application of electric field is known to have the ability to improve significantly the flame stability. In this regard, a mathematical approach to model combustion in the presence of an electric field was developed. The Navier-Stokes equations along with transport equations for charged species and the electric potential Poisson’s equation are solved. A main situation, that concerns the stabilization of diffusion flames by applying a direct or alternating electric field, is studied. The results show that the presence of the electric field improves the flame stabilization. The magnitude of this improvement depends on the intensity and polarity of the applied voltage. If the applied voltage is alternating, an additional factor, which is the frequency of the electric current, influences also the extent of the flame stabilization improvement. An interpretation of the stabilization mechanisms is proposed.L'application de champ électrique est connue pour avoir la capacité d'améliorer significativement la stabilité des flammes. A ce sujet, un modèle mathématique permettant de modéliser la combustion en présence d'un champ électrique a été développé. Les équations de l'aérothermochimie sont couplées à des équations de bilan pour les densités des espèces chargées, et une équation de Poisson pour le potentiel électrique est résolue. Une situation principale est étudiée pendant la thèse ; elle concerne la stabilisation de flammes de diffusion par application d’un champ électrique continu ou alternatif.Les résultats obtenus montrent que la présence du champ électrique améliore significativement la stabilisation de la flamme. L’ampleur de cette amélioration dépend de l’intensité et de la polarité de la tension appliquée. Si la tension appliquée est alternative, un facteur supplémentaire s’ajoute pour influencer la stabilisation ; il s’agit de la fréquence. Une interprétation des mécanismes permettant la stabilisation est proposée

Direct numerical simulation of the effect of an electric field on flame stability

International audienc

Simulation numérique de l'effet de champ électrique sur la stabilité des flammes de diffusion

L'application de champ électrique est connue pour avoir la capacité d'améliorer significativement la stabilité des flammes. A ce sujet, un modèle mathématique permettant de modéliser la combustion en présence d'un champ électrique a été développé. Les équations de l'aérothermochimie sont couplées à des équations de bilan pour les densités des espèces chargées, et une équation de Poisson pour le potentiel électrique est résolue. Une situation principale est étudiée pendant la thèse ; elle concerne la stabilisation de flammes de diffusion par application d un champ électrique continu ou alternatif.Les résultats obtenus montrent que la présence du champ électrique améliore significativement la stabilisation de la flamme. L ampleur de cette amélioration dépend de l intensité et de la polarité de la tension appliquée. Si la tension appliquée est alternative, un facteur supplémentaire s ajoute pour influencer la stabilisation ; il s agit de la fréquence. Une interprétation des mécanismes permettant la stabilisation est proposée.The application of electric field is known to have the ability to improve significantly the flame stability. In this regard, a mathematical approach to model combustion in the presence of an electric field was developed. The Navier-Stokes equations along with transport equations for charged species and the electric potential Poisson s equation are solved. A main situation, that concerns the stabilization of diffusion flames by applying a direct or alternating electric field, is studied. The results show that the presence of the electric field improves the flame stabilization. The magnitude of this improvement depends on the intensity and polarity of the applied voltage. If the applied voltage is alternating, an additional factor, which is the frequency of the electric current, influences also the extent of the flame stabilization improvement. An interpretation of the stabilization mechanisms is proposed.ROUEN-INSA Madrillet (765752301) / SudocSudocFranceF

Modelling of the effect of DC and AC electric fields on the stability of a lifted diffusion methane/air flame

International audienc

Inverse Methodology for Centrifugal Compressor Design Using Genetic Algorithm

International audienceThe major aim of this paper is to develop a method for centrifugal compressor design. The design turbomachinery mode sets out to create a geometric configuration that meets certain specifications. The developed approach combines a genetic algorithm program to a direct ethodology in order to determine the best compressor geometry that reaches the targeted performance. This direct methodology allows for predicting the performance of a centrifugal compressor from their geometrical characteristics. It is based on a one-dimensional thermodynamic analysis of energy losses due to: friction, flow separation, deflections of the flow motion and internal flow leakages. The values of pressure, temperature and velocity at each compressor characteristic section are determined fromenergy balance equations. The direct methodology is evaluated by a 3D CFD flow simulation. The results indicate that the developed inverse method presented in this paper is effective

Numerical modelling of ion transport in flames

<p>This paper presents a modelling framework to compute the diffusivity and mobility of ions in flames. The (<i>n</i>, 6, 4) interaction potential is adopted to model collisions between neutral and charged species. All required parameters in the potential are related to the polarizability of the species pair via semi-empirical formulas, which are derived using the most recently published data or best estimates. The resulting framework permits computation of the transport coefficients of any ion found in a hydrocarbon flame. The accuracy of the proposed method is evaluated by comparing its predictions with experimental data on the mobility of selected ions in single-component neutral gases. Based on this analysis, the value of a model constant available in the literature is modified in order to improve the model's predictions. The newly determined ion transport coefficients are used as part of a previously developed numerical approach to compute the distribution of charged species in a freely propagating premixed lean CH₄/O₂ flame. Since a significant scatter of polarizability data exists in the literature, the effects of changes in polarizability on ion transport properties and the spatial distribution of ions in flames are explored. Our analysis shows that changes in polarizability propagate with decreasing effect from binary transport coefficients to species number densities. We conclude that the chosen polarizability value has a limited effect on the ion distribution in freely propagating flames. We expect that the modelling framework proposed here will benefit future efforts in modelling the effect of external voltages on flames. Supplemental data for this article can be accessed at <a href="http://dx.doi.org/10.1080/13647830.2015.1090018" target="_blank">http://dx.doi.org/10.1080/13647830.2015.1090018</a>.</p