Effect of multiperforated plates on the acoustic modes in combustors

International audienceThe analytical model derived by Howe assessing the acoustic effect of perforated plates has been implemented in a 3D Helmholtz solver. This solver allows one to compute the acoustic modes of industrial chambers taking into account the multiperforated plates present for the cooling of the walls. An academic test case consisting of two coaxial cylinders, with the inner one being perforated is used to validate the implementation in the general purpose AVSP code. This case is also used to show the effects of the presence of the plates. In particular, the sensitivity of the acoustic damping to the bias flow speed will be studied. A maximum absorption speed is shown, and the behaviour towards an infinite speed will be illustrated by the academic case. Computations are also conducted in the case of an industrial helicopter chamber. The value of the maximum absorption speed is discussed to explain why the modes are in fact not much absorbed by the perforated plates, and that the frequencies are the same as for walls

Accounting for convective effects in zero-Mach-number thermoacoustic models

This paper presents a methodology to account for some mean-flow effects on thermo-acoustic instabilities when using the zero-Mach-number assumption. It is shown that when a computational domain is represented under the M=0 assumption, a nonzero-Mach-number element can simply be taken into account by imposing a proper acoustic impedance at the boundaries so as to mimic the mean flow effects in the outer, not computed flow domain. A model that accounts for the coupling between acoustic and entropy waves is presented. It relies on a “delayed entropy coupled boundary condition” (DECBC) for the Helmholtz equation satisfied by the acoustic pressure. The model proves able to capture low-frequency entropic modes even without mean-flow terms in the fluctuating pressure equation

Computation and simulation of thermoacoustic modes in aeronautical combustion chambers

Devant la nécessité de diminuer les émissions polluantes du secteur du transport, les constructeurs de moteurs d'avion se sont tournés vers l'utilisation de régimes pauvres prémélangés. Ces régimes ont pour avantage de diminuer la production de NOx mais l'inconvénient de favoriser les instabilités de combustion dans les moteurs. La simulation numérique (LES (Large Eddy Simulation) et solveurs de Helmholtz par exemple) a fait ses preuves en matière de de prédiction des instabilités au stade de la conception des moteurs. Pour aller vers plus de précision, il est nécessaire de prendre en compte les détails géométriques des chambres. Les chambres de combustion sont équipées de plaques multiperforées dans le but d'assurer leur refroidissement. Ces plaques sont constituées d'orifices de diamètre inférieur au millimètre, il est donc impossible de les mailler. L'objectif de cette thèse est d'être capable de prendre en compte les plaques multiperforées dans le calcul des modes acoustiques d'une chambre de combustion. Les plaques sont donc remplacées par un modèle homogène développé par Howe en 1979. Ce modèle simule le comportement d'une plaque multiperforée soumise à une excitation acoustique sous certaines hypothèses. Ce modèle se présente sous la forme d'une impédance acoustique. Il est bien adapté pour être codé dans un solveur de Helmholtz. Le modèle de Howe a été développé dans le cas où les plaques multiperforées sont à l'interface entre deux fluides froids. Le modèle est adapté pour prendre en compte le saut de température entre le contournement et la chambre de combustion. Le codage est ensuite validé en comparant les résultats numériques obtenus avec une résolution analytique sur des configurations simples. Ces premiers résultats sur des cas simples permettent de mettre en évidence le comportement acoustique des plaques multiperforées. Elles ont pour effet d'amortir les modes acoustiques mais l'amortissement dépend des paramètres géométriques des plaques et de la vitesse de l'écoulement traversant les orifices. L'étude des instabilités est ensuite appréhendée par une approche de bilans énergétiques. Les chambres industrielles étant équipées de plusieurs paires de plaques multiperforées, il est intéressant de déterminer quelles plaques sont les plus efficaces. Un bilan d'énergie acoustique permet de calculer le pourcentage effectif d'amortissement auquel contribue chaque plaque. En présence d'une flamme, l'approche par bilans permet d'évaluer la contribution des plaques et de la flamme à l'amortissement ou l'amplification d'une instabilité. Une chambre industrielle équipant un hélicoptère de la société Turbomeca est calculée en utilisant les outils développés dans la thèse. Le calcul du bilan d'énergie en présence d'une flamme et des plaques multiperforées permet de déterminer la stabilité des modes de cette chambre et les éléments responsables de l'évolution de l'instabilité. L'ensemble de ces travaux a été financé par la SNECMA et le modèle pour les plaques multiperforées a été implémenté dans le solveur de Helmholtz AVSP, propriété CERFACS-SNECMA.Aeronautical engine constructors are using lean premixed regimes to deal with the necessity to cut down pollutant emissions. These regimes indeed help to prevent the emission of NOx but trigger on the other hand combustion instabilities. Numerical simulation (which can consist of LES or Helmholtz solvers for example) has proven to be a usefool tool to predict these instabilities at the design stage. Acoustic modes can be well predicted only if geometrical details are taken into account. Multiperforated plates which equip combustion chambers with the purpose of cooling the inner walls must for instance be taken into account in a numerical calculation. These plates consist of several apertures with a diameter smaller than 1 millimeter, which makes their meshing impossible. The objective of this thesis is to take into account perforated plates in the numerical simulation of the acoustics of combustion chambers. The homogeneous model for the acoust ic behaviour of a perforated plate derived by Howe in 1979 is used. Provided some hypotheses, this model can predict the acoustic behaviour of a plate under an acoustic excitation. Howe's model, derived in an incompressible flow, is here adapted to be used in the case where the perforated plate in located between the casing (cold air) of a combustion chamber and the inner chamber (filled with a hot mixture). The model is well suited to be implemented in an existing 3D Helmholtz solver, because it appears under the form of an impedance. The coding is validated by comparing numerical results to analytical results on simple geometries. First results allow to show the damping behaviour of perforated plates and its dependance to geometric parameters or the speed of the incoming flow though the apertures.Acoustic instabilities can also be apprehended with an acoustic energy approach. Since industrial chambers are equipped with several pairs of multiperforated plates, it is interesting to show which of them are the most efficient at damping purposes. An acoustic energy budget allows to predict the percentage of the total damping a particular plate is responsible for. In the presence of a flame, the acoustic energy budget can also give information on the contribution of the flame on the triggering or damping of the instability.An industrial chamber designed by Turbomeca for a helicopter is computed. The acoustic energy budget on a computation taking into account the active flame and the multiperforated plates allows to predict the stability of the modes of the chamber. The elements responsible for the behaviour of the instability can be identified. This work has been funded by SNECMA and the code used to implement the model is AVSP, it co-belongs to CERFACS and SNECMA

Computation and simulation of thermoacoustic modes in aeronautical combustion chambers

Devant la nécessité de diminuer les émissions polluantes du secteur du transport, les constructeurs de moteurs d'avion se sont tournés vers l'utilisation de régimes pauvres prémélangés. Ces régimes ont pour avantage de diminuer la production de NOx mais l'inconvénient de favoriser les instabilités de combustion dans les moteurs. La simulation numérique (LES (Large Eddy Simulation) et solveurs de Helmholtz par exemple) a fait ses preuves en matière de de prédiction des instabilités au stade de la conception des moteurs. Pour aller vers plus de précision, il est nécessaire de prendre en compte les détails géométriques des chambres. Les chambres de combustion sont équipées de plaques multiperforées dans le but d'assurer leur refroidissement. Ces plaques sont constituées d'orifices de diamètre inférieur au millimètre, il est donc impossible de les mailler. L'objectif de cette thèse est d'être capable de prendre en compte les plaques multiperforées dans le calcul des modes acoustiques d'une chambre de combustion. Les plaques sont donc remplacées par un modèle homogène développé par Howe en 1979. Ce modèle simule le comportement d'une plaque multiperforée soumise à une excitation acoustique sous certaines hypothèses. Ce modèle se présente sous la forme d'une impédance acoustique. Il est bien adapté pour être codé dans un solveur de Helmholtz. Le modèle de Howe a été développé dans le cas où les plaques multiperforées sont à l'interface entre deux fluides froids. Le modèle est adapté pour prendre en compte le saut de température entre le contournement et la chambre de combustion. Le codage est ensuite validé en comparant les résultats numériques obtenus avec une résolution analytique sur des configurations simples. Ces premiers résultats sur des cas simples permettent de mettre en évidence le comportement acoustique des plaques multiperforées. Elles ont pour effet d'amortir les modes acoustiques mais l'amortissement dépend des paramètres géométriques des plaques et de la vitesse de l'écoulement traversant les orifices. L'étude des instabilités est ensuite appréhendée par une approche de bilans énergétiques. Les chambres industrielles étant équipées de plusieurs paires de plaques multiperforées, il est intéressant de déterminer quelles plaques sont les plus efficaces. Un bilan d'énergie acoustique permet de calculer le pourcentage effectif d'amortissement auquel contribue chaque plaque. En présence d'une flamme, l'approche par bilans permet d'évaluer la contribution des plaques et de la flamme à l'amortissement ou l'amplification d'une instabilité. Une chambre industrielle équipant un hélicoptère de la société Turbomeca est calculée en utilisant les outils développés dans la thèse. Le calcul du bilan d'énergie en présence d'une flamme et des plaques multiperforées permet de déterminer la stabilité des modes de cette chambre et les éléments responsables de l'évolution de l'instabilité. L'ensemble de ces travaux a été financé par la SNECMA et le modèle pour les plaques multiperforées a été implémenté dans le solveur de Helmholtz AVSP, propriété CERFACS-SNECMA.Aeronautical engine constructors are using lean premixed regimes to deal with the necessity to cut down pollutant emissions. These regimes indeed help to prevent the emission of NOx but trigger on the other hand combustion instabilities. Numerical simulation (which can consist of LES or Helmholtz solvers for example) has proven to be a usefool tool to predict these instabilities at the design stage. Acoustic modes can be well predicted only if geometrical details are taken into account. Multiperforated plates which equip combustion chambers with the purpose of cooling the inner walls must for instance be taken into account in a numerical calculation. These plates consist of several apertures with a diameter smaller than 1 millimeter, which makes their meshing impossible. The objective of this thesis is to take into account perforated plates in the numerical simulation of the acoustics of combustion chambers. The homogeneous model for the acoust ic behaviour of a perforated plate derived by Howe in 1979 is used. Provided some hypotheses, this model can predict the acoustic behaviour of a plate under an acoustic excitation. Howe's model, derived in an incompressible flow, is here adapted to be used in the case where the perforated plate in located between the casing (cold air) of a combustion chamber and the inner chamber (filled with a hot mixture). The model is well suited to be implemented in an existing 3D Helmholtz solver, because it appears under the form of an impedance. The coding is validated by comparing numerical results to analytical results on simple geometries. First results allow to show the damping behaviour of perforated plates and its dependance to geometric parameters or the speed of the incoming flow though the apertures.Acoustic instabilities can also be apprehended with an acoustic energy approach. Since industrial chambers are equipped with several pairs of multiperforated plates, it is interesting to show which of them are the most efficient at damping purposes. An acoustic energy budget allows to predict the percentage of the total damping a particular plate is responsible for. In the presence of a flame, the acoustic energy budget can also give information on the contribution of the flame on the triggering or damping of the instability.An industrial chamber designed by Turbomeca for a helicopter is computed. The acoustic energy budget on a computation taking into account the active flame and the multiperforated plates allows to predict the stability of the modes of the chamber. The elements responsible for the behaviour of the instability can be identified. This work has been funded by SNECMA and the code used to implement the model is AVSP, it co-belongs to CERFACS and SNECMA.MONTPELLIER-BU Sciences (341722106) / SudocSudocFranceF

Implication des gènes twist et vestigial dans les phénomènes d'apoptose, de prolifération et de différenciation cellulaire

PARIS-BIUSJ-Thèses (751052125) / SudocPARIS-BIUSJ-Physique recherche (751052113) / SudocSudocFranceF

Rôle de la vision dans la direction de mouvements graphiques simples

Summary : The role of vision in simple graphie movement direction. This study examined the role of vision on syntactical organization of drawing production. In accordance with Meulenbroek and Thomassen's point of view (1991), a qualitative difference in the production of horizontals-verticals and obliques is postulated. Right-handed adults were required to copy geometrical figures composed of either three horizontals and verticals or three obliques, in the absence of visual control or under visuo-proprioceptive discordant conditions (mirror-drawing task). Data confirmed the importance of visual feedback on the production of horizontal and vertical directions. The dominance of the visual modality on proprioceptive modality was observed in conflictual situations. The results suggest the importance of visual control on the selection of privileged directions in graphic movements. Key words : vision, mirror-drawing, movement directions, geometrical reference system, anatomical reference system.Résumé Cette étude aborde le rôle de la vision dans l'organisation syntaxique de la production graphique. Conformément au point de vue de Meulenbroek et Thomassen (1991), une différence statutaire entre horizontales-verticales et obliques est postulée. Des sujets adultes droitiers devaient copier une série d'items composés de trois segments horizontaux et verticaux ou obliques dans des conditions de suppression du feed-back visuel ou de décorrélation entre infor- mations visuelles et proprioceptives à l'aide de miroirs. Les données obtenues confirment l'importance dufeed-back visuel sur la production des horizontales et des verticales. En situations conflictuelles, la dominance de la modalité visuelle sur la modalité proprioceptive est observée. Ces résultats suggèrent l'importance du contrôle visuel sur le choix des directions privilégiées des mouvements graphiques. Mots-clés : vision, dessin en miroir, direction des mouvements, système de références géométriques, système de références anatomiques.Gullaud Lucette, Vinter Annie. Rôle de la vision dans la direction de mouvements graphiques simples. In: L'année psychologique. 1998 vol. 98, n°3. pp. 401-428

The effect of discordant sensory information in graphic production: two distinct subject groups

International audienceThe present study investigated the underlying processes used to cope with discordant sensory information induced in a mirror-drawing task. Two experiments were carried out in which adults copied simple geometrical figures made up of either horizontal and vertical segments or oblique segments meeting at a right angle in both a normal and a mirror condition. Experiment 1 identified individual differences in relation to preferred graphic movement directions; some subjects preserved the visual directions that occurred in normal drawing by reversing the direction of drawing movements (perceived-direction group), while others preserved normal drawing directions that produced reversed visual directions (performed-direction group). Experiment 2 was performed to elucidate whether these two distinct behaviors resulted from different strategies used to cope with visuo-proprioceptive discordances. The main results showed that preference for the perceived directions led to longer pauses, slower movement velocity, greater movement dysfluency, and greater spatial orientation accuracy. By contrast, longer reaction time and greater angular accuracy characterized performance in the performed-direction group. These results were interpreted as indicating that two distinct information-processing strategies can be used when resolving sensory discordance in graphic production

Drug abuse in minors: analysis of a Juvenile Court's record

We are presenting a progress overview associated with our work on a data-driven environment for multiphysics applications (DDEMA). In this paper, we emphasize the dynamic-data-driven adaptive modeling and simulation aspects. Adaptive simulation examples of sensor-originating data-driven precomputed solution synthesis are given for two applications. Finally, some of the computational implementation details are presented