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Dissertations / Theses on the topic 'Coke – Combustion'

Author: Grafiati
Published: 4 June 2021
Last updated: 8 February 2022

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1

Witzel, Lars. "Formation d’imbrûlés solides lors de la combustion des fuels lourds." Lyon, INSA, 1993. http://www.theses.fr/1993ISAL0028.

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Abstract:
Les préoccupations environnementales amènent à des limites réglementaires d'émission de plus en plus sévères pour la combustion des fuels lourds. Notre objectif est de déterminer les possibilités de prédiction des imbrûlés solides émis par les chaudières industrielles. Dans un premier temps, des gouttelettes de fuel lourd sont pyrolysées dans un tube à chute en milieu inerte pour obtenir des particules solides (des sphères creuses appelées cénosphères). Le rapport massique, cénosphères/fuel injecté est établi. Dans un deuxième temps la réactivité à l'air est mesurée par analyse thermogravimétrique. Les résultats obtenus (rapport massique cénosphères/fuel injecté, réactivité et température d’inflammation des cénosphères peuvent suffire pour assurer le suivi d'une production d'un fuel et pour tester l'efficacité d'un additif de combustion. Un modèle de simulation de la pyrolyse rapide d'une gouttelette de fuel lourd et de la formation d'une particule solide a été développé
An enforced conscience toward the environment led too stricter emission limit regulations for the combustion of heavy fuel oil. This work is ta determine the possibilities for the prediction of solid emissions of industrial plants. In a first step fuel oil droplets are pyrolysed in inert gas while falling down a tube , to obtain solid particles (hollow spheres, called cenospheres). The mass ratio cenospheres/injected fuel is established. In a second step, the reactivity with air is measured by thermogravimetric analysis. The results (mass ratio cenospheres/fuel, reactivity and ignitions temperature of the cenospheres) may be sufficient to control the quality of one heavy fuel oil production and to test the efficiency of combustion additives. A model that simulates the fast pyrolysis of a heavy fuel oil droplet and the particle formation has been developed
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Prieto, Jiménez Natalia. "Simulação da combustão de coque em regeneradores FCC usando fluidodinâmica computacional." [s.n.], 2011. http://repositorio.unicamp.br/jspui/handle/REPOSIP/266866.

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Abstract:
Orientador: Milton Mori
Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química
Made available in DSpace on 2018-08-18T19:12:31Z (GMT). No. of bitstreams: 1 PrietoJimenez_Natalia_M.pdf: 6938239 bytes, checksum: 6c44d3053179a676042ac55971eeb06b (MD5) Previous issue date: 2011
Resumo: Craqueamento Catalítico Fluidizado (FCC) é um processo amplamente utilizado para converter frações de hidrocarbonetos de óleos brutos de petróleo com elevado ponto de ebulição, a produtos mais valiosos tais como gasolina e gases olefínicos (alcenos). Durante as reações de craqueamento, o catalisador é desativado rapidamente devido à deposição de coque na sua superfície. Em unidades industriais de FCC, o catalisador desativado é continuamente regenerado utilizando um regenerador, conectado ao reator riser. Além da regeneração do catalisador (combustão de coque pelo contato com o ar), o regenerador FCC fornece também a energia necessária para as reações de craqueamento endotérmicas. O objetivo deste trabalho de pesquisa é simular a combustão de coque em um regenerador tridimensional, analisado variáveis de saída como concentração de carbono, temperatura, velocidade axial e radial das fases sólida e gasosa, e fração volumétrica de sólidos, mediante a técnica de Fluidodinâmica Computacional (CFD). Para isto, são utilizadas duas configurações de regenerador com dimensões e condições de contorno tomadas da literatura. Para a modelagem matemática e numérica utilizaram-se os softwares comerciais ANSYS-CFX V11 e FLUENT V12, junto com sub-rotinas desenvolvidas durante a pesquisa. Foram comparados sistemas de reação homogênea e heterogênea utilizando o modelo cinético Finite-Rate laminar, no qual as taxas de reação são determinadas pelas expressões cinéticas de Arrhenius. Do desenvolvimento das simulações obtiveram-se resultados satisfatórios que serão úteis no entendimento do complexo processo da regeneração de catalisadores para processos de FCC
Abstract: Fluidized Catalytic Cracking (FCC) is a widely used process to convert hydrocarbon fractions of crude petroleum oils with high boiling point to more valuable products such as gasoline and olefin gases (alkenes). During the cracking reactions, the catalyst is quickly deactivated due to coke deposition on its surface. In FCC industrial units, deactivated catalyst is continuously regenerated using a regenerator, connected to the riser reactor. In addition to catalyst regeneration (coke combustion by contact with air), FCC regenerator also provides the necessary energy for endothermic cracking reactions. The aim of this research was to simulate the coke combustion in a three-dimensional regenerator, analyzing output variables as coke concentration, temperature, axial and radial velocity of solid and gaseous phases, and solid volume fraction through the technique of Computational Fluid Dynamics (CFD). For this purpose two configurations of regenerator were used with dimensions and boundary conditions taken from the literature. For mathematical and numerical modeling, the commercial software ANSYS-CFX V11 and FLUENT V12 were used, with subroutines developed during the research. Homogeneous and heterogeneous reaction systems were compared using the laminar Finite-Rate kinetic model, in which the reaction rates are determined by Arrhenius kinetic expressions. The simulation of this system produced satisfactory results that will be useful in understanding the complex process of catalyst regeneration for FCC processes
Mestrado
Desenvolvimento de Processos Químicos
Mestre em Engenharia Química
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3

Radhakrishnan, Arun. "Self-sustained combustion of low grade solid fuels in a stagnation-point reverse-flow combustor." Diss., Georgia Institute of Technology, 2013. http://hdl.handle.net/1853/50275.

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Abstract:
This thesis investigates the use of the Stagnation-Point Reverse-Flow (SPRF) combustor geometry for burning low-grade solid fuels that are attractive for specific industrial applications because of their low cost and on-site availability. These fuels are in general, hard to burn, either because of high moisture and impurity-content, e.g. biomass, or their low-volatiles content, e.g., petroleum-coke. This results in various challenges to the combustor designer, for example reduced flame stability and poor combustion efficiency. Conventional solutions include preheating the incoming flow as well as co-firing with high-grade fuels. The SPRF combustor geometry has been chosen because it was demonstrated to operate stably on standard gaseous and liquid-fuels corresponding to ultra fuel-lean conditions and power densities at atmospheric-pressure around 20-25 MW/m3. Previous studies on the SPRF combustor have proven that the unique, reverse flow-geometry allows entrainment of near-adiabatic products into the incoming reactants, thereby enhancing the reactivity of the mixture. Further, the presence of the stagnation-end created a region of low mean velocities and high levels of unsteadiness and mixing-rates that supported the reaction-zones. In this study, we examine the performance of the SPRF geometry on a specific low grade solid fuel, petroleum coke. There are three main goals of this thesis. The first goal is the design of a SPRF combustor to operate on solid-fuels based on a design-scaling methodology, as well as demonstration of successful operation corresponding to a baseline condition. The second goal involves understanding the mode of operation of the SPRF combustor on solid-fuels based on visualization studies. The third goal of this thesis is developing and using reduced-order models to better understand and predict the ignition and quasi-steady burning behavior of dispersed-phase particles in the SPRF combustor. The SPRF combustor has been demonstrated to operate stably on pure-oxygen and a slurry made from water and petroleum-coke, both at the baseline conditions (125 kW, 18 g/s, ~25 µm particles) and higher power-densities and powder sizes. For an overall combustor length less than a meter, combustion is not complete (global combustion efficiency less than 70%). Luminance imaging results indicate the incoming reactant jet ignites and exhibits intense burning at the mid-combustor region, around 15 jet diameters downstream of the inlet, most likely due to enhanced mixing as a result of the highly unsteady velocity field. This roughly corresponds to the location of the reaction zones in the previous SPRF combustors operating on gas and liquid fuels. Planar laser visualization of the reacting flow-field using particle-scattering reveals that ignition of a significant amount of the reactants occurs only after the incoming jet has broken into reactant packets. Post-ignition, these burning packets burn out slowly as they reverse direction and exit the combustor on either side of the central injector. This is unlike the behavior in liquid and gas-fueled operation where the incoming reactants burned across a highly corrugated, thin-flame front. Based on these findings, as well as the results of previous SPRF studies, an idealized model of combustor operation based on a plug flow reactor has been developed. The predictions suggest that fuel-conversion efficiency is enhanced by the combustor operating pressure and lowered by the heat-losses. Overall, this effort has shown the SPRF geometry is a promising compact-combustor concept for self-sustained operation on low-grade solid-fuels for typical high-pressure applications such as direct steam-generation. Based on these findings, it is recommended that future designs for the specific application previously mentioned have a shorter base-combustor with lower heat-losses and a longer steam-generation section for injection of water.
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4

Simard, Guy. "La modélisation de la combustion dans un four de calcination de coke de pétrole /." Thèse, Chicoutimi : Université du Québec à Chicoutimi, 1992. http://theses.uqac.ca.

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5

Omar, Faisal. "Contribution à l'étude de la gazéification et de la combustion des combustibles solides." Aix-Marseille 3, 1986. http://www.theses.fr/1986AIX30031.

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Abstract:
L'étude de la vapogazéification et de la combustion des combustibles solides (cokes de charbon, cokes de pétrole) a été effectuée à l'aide d'un petit réacteur à lit fixe et d'un ordinateur de procédé qui traite les signaux en temps réel. On a pu montrer ainsi qu'un modèle semi-empirique simple : le modèle du rétrécissement non uniforme permet de définir la réactivité intrinsèque et l'accélération du rétrécissement. Ce modèle caractérise le comportement de la particule unique non seulement en l'absence de freinages thermiques et diffusionnels, mais également, dans une certaine mesure, lorsque ces transferts interviennent. Le réacteur à lit circulant de vapogazéification peut être à la fois modélisé et simulé. On a montré que ce nouveau type de réacteur permet d'obtenir des rendements élevés dans des conditions de fonctionnement relativement peu sévères.
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Zhao, Lei. "Simulation of Combustion and Thermal-flow Inside a Pyroscrubber." ScholarWorks@UNO, 2008. http://scholarworks.uno.edu/td/863.

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Abstract:
The main function of a pyroscrubber in petroleum coke calcining process is to oxidize the carbonaceous contents, including hydrocarbon volatiles, of the exhaust gas from the calcination kiln, so as to leave no more than small traces of unburned volatiles, solid carbon, ashes, or emissions (e.g. CO, NOx and SOx) in the flue gas finally discharged. To maximize the energy recovery and reduce pollutant emission from the pyroscrubber, 3-D computational models are developed using FLUENT to simulate the combustion and thermal-flow phenomena inside the pyroscrubber. The results show the 3-D behavior of the flow, the reaction inside the pyroscrubber, effect of different amounts of air injection with respect to combustion efficiency, energy output and NOx emission. A multistage burning strategy is introduced and studied and results show it successfully cuts emission without compromising energy output. A particle combustion model with the homogeneous gas combustion model is also developed and incorporated to investigate CO emission.
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Linn, Nyein Nyein [Verfasser]. "Combustion behavior of lumpy coke particle under shaft kiln conditions / Nyein Nyein Linn." Magdeburg : Universitätsbibliothek, 2017. http://d-nb.info/1158660103/34.

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8

Zhang, Zexuan. "Simulation of Combustion and Thermal-flow Inside a Petroleum Coke Rotary Calcining Kiln." ScholarWorks@UNO, 2007. http://scholarworks.uno.edu/td/1073.

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Abstract:
Calcined coke is the best material for making carbon anodes for smelting of alumina to aluminum. Calcining is an energy intensive industry and a significant amount of heat is wasted in the calcining process. Efficiently managing this energy resource is tied to the profit margin and survivability of a calcining plant. 3-D computational models are developed using FLUENT to simulate the calcining process inside the long slender kiln. Simplified models are employed to simulate the moving petocke bed with a uniform distribution of moisture evaporation, devolatilization, and coke fines entrainment rate with a conjugate radiation-convection-conduction calculation. The results show the 3-D behavior of the flow, the reaction inside the kiln, heat transfer and the effect of the tertiary air on coke bed heat transfer. The ultimate goals are to reduce energy consumption, recover waste-heat, increase thermal efficiency, and increase the product yield.
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Edeki, Onoriode Lucky. "Fundamental investigations into the effects of different plastic wastes stream on both coke quality and products combustion." Thesis, University of Nottingham, 2007. http://ethos.bl.uk/OrderDetails.do?uin=uk.bl.ethos.486870.

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Abstract:
Plastic waste recycling still remains a major challenge in environmental protection despite available different routes such as emerging mechanical, chemical, and energy recycling. Recently, the addition of wastes plastics as minor components of coal blends for metallurgical coke manufacturing has been proposed. This thesis explores the modification of the thermoplastic properties of coal in order to assess the possibility of blending plastic wastes with coal for the production of metallurgical coke and the' usefulness of the by products. A bitumininous coal K6 was used as a base component of blends with different plastic products such as polyethylene (PE), polystyrene (PS), poly (ethylene terephthalate) (PET), flexible polyurethane (FPU), and car shredder fluff (CSF).
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Duretz, Marc. "La combustion dans le four water-jacket à plomb : influence des caractéristiques du coke et des paramètres de conduite." Châtenay-Malabry, Ecole centrale de Paris, 1989. http://www.theses.fr/1989ECAP0240.

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Abstract:
Les performances du haut fourneau à plomb water-jacket sont limitées principalement par le rendement du transfert thermique du gaz vers la charge, et sont notamment très sensibles aux modalités de la combustion du coke. Or, des investigations menées dans les fours de la société METALEUROP (ex-PENARROYA) ont révélé des fluctuations incontrôlées de leur fonctionnement thermique. Nous cherchons à comprendre ces phénomènes pour aider à les maitriser. Nous mettons d'abord en évidence les régimes de diffusion qui gouvernent la gazéification d'un grain de coke dans le four à plomb, et qui font du calibre du coke son critère primordial de qualité. Puis, par des expériences de combustion à échelle 1, nous dressons les cartes de compositions du gaz et de température dans le massif de coke irrigue par une tuyère du Water-Jacket. Nous précisons le rôle des paramètres géométriques et aérodynamiques, dont l'influence masque couramment celle de la réactivité chimique du coke. Enfin, nous examinons par une simulation numérique les relations entre la combustion du coke et le transfert thermique dans le four a plomb. Nous analysons l'influence des caractéristiques du coke et des paramètres de conduite de la marche industrielle sur les performances du four (productivité, mise au mille, températures des produits de coulée et du gaz de gueulard). Nos conclusions concernent les critères et tests de qualité du coke, et la conduite du Water-Jacket. À cote du test actuel de réactivité du coke, nous proposons un test granulométrique et de résistance mécanique pour juger l'opportunité du criblage. Concernant la conduite du four, nous suggérons plusieurs voies d'amélioration: guidage des paramètres opératoires par le suivi en continu, chargement du coke tirant parti de la ségrégation granulométrique, réglage de la répartition du vent aux tuyères
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MALLET, CHANTAL. "Influence de la pression et du monoxyde de carbone sur la combustion d'un coke de charbon : experiences et modelisation." Orléans, 1997. http://www.theses.fr/1997ORLE2046.

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Abstract:
Ce travail porte sur la combustion sous pression du coke de westerholt. Les experiences ont ete realisees dans un lit-fixe insere dans une enceinte pressurisee. Un spectrometre infrarouge a transformee de fourier analyse les gaz brules. Une premiere serie d'experiences a ete realisee afin d'etudier la reactivite du coke sous pression. La majorite des auteurs utilisent la formulation d'arrhenius pour exprimer le taux global de reaction pour l'oxydation de coke a pression atmospherique. Cepandant, cette expression n'est plus adaptee dans le cas d'une combustion a pression elevee. Nous montrons ici qu'une loi basee sur l'isotherme de langmuir est plus appropriee dans ce cas. L'oxydation est alors consideree comme la succession de deux etapes : l'adsorption de l'oxygene sur le carbone, suivie de la desorption des molecules de gaz formees. D'autre part, des experiences de combustion dans le lit-fixe en presence de monoxyde de carbone ont mis en evidence l'existence de la reaction de <<<>scavenging<>>> : co + (-co) (-c) + co#2 nous avons determine sa constante cinetique ainsi que les constantes cinetiques des principales reactions heterogenes de la combustion du coke. Seule la reaction d'adsorption depend de la pression. Les reactions de desorption et de <<<>scavenging<>>> sont independantes de la pression. L'ajout de co accentue fortement les mecanismes de reduction de no et de n#2o sur le coke. La reaction de <<<>scavenging<>>> intervient dans les mecanismes de reduction. Nous avons determine les constantes de reduction de no et de n#2o en presence de co. Enfin, la modelisation de la combustion dans le lit-fixe a confirme l'adequation de l'expression basee sur l'isotherme de langmuir et a permis d'etudier l'influence des differents parametres de la combustion. Nous avons observe que la concentration en oxygene dans les gaz oxydants etait le parametre le plus sensible de la combustion sous pression.
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Zeltner, Darrel Patrick. "NO, Burnout, Flame Temperature, Emissivity, and Radiation Intensity from Oxycombustion Flames." BYU ScholarsArchive, 2012. https://scholarsarchive.byu.edu/etd/3221.

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Abstract:
This work produced the retrofit of an air-fired, 150 kW reactor for oxy-combustion which was then used in three oxy-combustion studies: strategic oxy-combustion design, oxy-combustion of petroleum coke, and air versus oxy-combustion radiative heat flux measurements. The oxy-combustion retrofit was accomplished using a system of mass flow controllers and automated pressure switches which allowed safe and convenient operation. The system was used successfully in the three studies reported here and was also used in an unrelated study. A study was completed where a novel high oxygen participation burner was investigated for performance while burning coal related to flame stability, NO, and burnout using a burner supplied by Air Liquide. Parameters investigated included oxygen (O2) injection location, burner swirl number and secondary carbon dioxide (CO2) flow rate. The data showed swirl can be used to stabilize the flame while reducing NO and improving burnout. Center O2 injection helped to stabilize the flame but increased NO formation and decreased burnout by reducing particle residence time. Additional CO2 flow lifted the flame and increased NO but was beneficial for burnout. High O2 concentrations up to 100% in the secondary were accomplished without damage to the burner. Petroleum coke was successfully burned using the Air Liquide burner. Swirl of the secondary air and O2 injection into the center tube of the burner were needed to stabilize the flame. Trends in the data similar to those reported for the coal study are apparent. Axial total radiant intensity profiles were obtained for air combustion and three oxy-combustion operating conditions that used hot recycled flue gas in the secondary stream. The oxygen concentration of the oxidizer stream was increased from 25 to 35% O2 by decreasing the flow rate of recycled flue gas. The decrease in secondary flow rate decreased the secondary velocity, overall swirl, and mixing which elongated the flame. Changing from air to neat CO2 as the coal carrier gas also decreased premixing which elongated the flame. Flame elongation caused increased total heat transfer from the flame. The air flame was short and had a higher intensity near the burner, while high O2 concentration conditions produced lower intensities near the burner but higher intensities and temperatures farther downstream. It was shown that oxycombustion can change flame shape, temperature and soot concentration all influencing heat transfer. Differences in gas emission appear negligible in comparison to changes in particle emission.
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Lago, Diogo Theodoro. "Substituição do gás de coqueria por gás natural no sistema de Ignição de uma caldeira de produção de vapor /." Guaratinguetá, 2020. http://hdl.handle.net/11449/192357.

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Abstract:
Orientador: João Andrade de Carvalho
Resumo: Caldeiras de produção de vapor são utilizadas no setor siderúrgico para produzir e disponibilizar vapor para o processo de geração de energia e para os vários setores que necessitam de aquecimento durante a fabricação de seus produtos, como por exemplo, a vaporização de criogênicos para distribuição na planta. Portanto, caldeiras são equipamentos que necessitam ter confiabilidade. Atualmente, a CSN (siderúrgica brasileira de grande porte) possui duas caldeiras do início da década de 80 que somente partem e operam com uma chama piloto utilizando gás de coqueria, um gás que é subproduto da produção de coque em uma planta siderúrgica. Assim, para alcançar o objetivo de mais confiabilidade e flexibilidade na operação destas caldeiras, utilizou-se os métodos de índice Wobbe, corrigido pela pressão, e o método dos múltiplos índices de Weaver para avaliar a substituição do gás de coqueria pelo gás natural de modo que estas caldeiras possam operar com gás natural em caso de indisponibilidade de gás de coqueria. Mesmo que o aporte energético entre os gases seja diferente, este pode ser ajustado pela pressão do gás. A temperatura de chama adiabática não tem variação significativa, reduzindo-se apenas 1,4%. As emissões de fumaças e CO2 aumentam com a substituição, porém as emissões de NOx tem redução. A utilização do método dos múltiplos índices de Weaver para análise de intercambiabilidade demonstra que o gás natural não é um substituo para um queimador projetado para queimar gás de co... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo)
Abstract: Steam generators are used in the steel industry to produce and supply steam process for power generation and for other sectors that need heat to manufacture their products, such as the cryogenics vaporization for distribution in the facilities. Therefore, steam generators are equipment that need to have reliability. Currently, CSN (large Brazilian steelmaker) has two steam generators from the early 1980s that only startup and operate with a pilot flame using coke oven gas, a gas that is a byproduct of coke production at a steel plant. Thus, in order to achieve the working objective, reliability and flexibility in the operation of these steam generators, the Wobbe index method, with pressure-corrected, and the Weaver's multiple index method were used to verify the coke oven replacement for natural gas, and then, these steam generators can operate with natural gas in case of coke oven gas unavailability. Results shown in the same way that the energy increase between the gases are different can be adjusted in the pressure reduction. The flame temperature has insignificant variation, only 1.4%. Off gas and CO2 emissions increase with interchangeability. However, NOx emissions are reduced. The Weaver multiple index method for interchangeability analysis demonstrates that natural gas is not a gas to replace coke oven gas in a burner designed to burn coke oven gas, but if the burner is designed to natural gas, coke oven gas may be the substitute gas. Regarding the heat input and pri... (Complete abstract click electronic access below)
Mestre
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Commandré, Jean-Michel. "Formation des oxydes d'azote lors de la combustion de cokes de pétrole dans des conditions de précalcinateur de cimenterie." Phd thesis, Institut National Polytechnique de Toulouse - INPT, 2002. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00443942.

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Abstract:
Le précalcinateur de cimenterie est un réacteur dans lequel une grande quantité d'énergie thermique est produite par la combustion de solides pulvérisés à des températures modérées : 800 à 1100°C. Les cokes de pétrole sont la principale source d'énergie. Nous nous intéressons dans ce travail aux mécanismes thermochimiques qui sont à l'origine de la formation de polluants de type NO et SO2 lors de leur combustion dans ce réacteur. La première approche est expérimentale : la combustion de 22 cokes a été réalisée en laboratoire au moyen d'un Réacteur à Flux Entraîné à 900°C, dans des conditions thermochimiques proches de celles d'un précalcinateur. Une recherche de corrélations entre les caractéristiques des cokes et les quantités de polluants formées lors de leur combustion a montré qu'aucune relation simple ne prédit les quantités de NO formées. Nous avons donc, dans une deuxième approche, décrit au moyen d'un modèle numérique l'ensemble des phénomènes thermiques et chimiques mis en jeu dans la combustion et la formation des NOX. Des expériences spécifiques ont permis de caractériser les espèce produites par chacune des réactions principales, et de déterminer leurs paramètres cinétiques. Le modèle permet de dégager les mécanismes prépondérants, et de hiérarchiser leur participation à la formation de polluants. Les quantités de NO thermique formées sont négligeables. Le NO du combustible se forme majoritairement au cours de l'oxydation du résidu carboné. Les réactions chimiques en phase gaz contribuent largement à la formation du NO dans la zone de flamme, mais n'ont au final qu'un faible impact sur les quantités de NO présentes. En revanche, une quantité significative de NO est réduite par réaction hétérogène avec le résidu carboné. L'espèce SO2 est formée au prorata de la perte de masse du combustible, au cours de la dévolatilisation et au cours de l'oxydation du résidu carboné. Son interaction avec la chimie des oxydes d'azote a un impact peu significatif.
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Pedot, Thomas. "Modélisation du couplage thermique entre la combustion et l'encrassement des tubes d'un four de raffinerie." Thesis, Toulouse, INPT, 2012. http://www.theses.fr/2012INPT0095/document.

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Abstract:
Dans les fours de raffinerie, l'efficacité du transfert énergétique vers le pétrole brut avant sa distillation est altérée par la formation d'un composé carboné dans les tubes, appelé coke. Cela conduit à l'augmentation des coûts de production et de maintenance, et exige une compréhension accrue ainsi qu'un meilleur contrôle de ce phénomène. Cet encrassement est de type chimique et induit par les fortes températures. Dans les fours de cette dimension, le transfert de chaleur s'effectue principalement par rayonnement des produits de combustion. Le flux radiatif net sur les surfaces d'échange des tubes dépend de la température de toutes les surfaces solides et a donc besoin d'être prédit avec une précision suffisante. La température sur les tubes est le résultat d'un équilibre entre le rayonnement thermique et la conduction. Le comportement thermique de l'ensemble du système est un problème de couplage entre le rayonnement et la conduction. Une méthodologie complète de couplage est exposée et validée de la manière suivante. Dans ce problème, la flamme est décrite par un modèle analytique axisymétrique avec chimie complexe. Le couplage avec la conduction dans les tubes est réalisé par l'utilisation d'une méthode aux ordonnées discrètes (DOM) avec un modèle spectral de type bandes étroites pour le rayonnement des gaz de combustion. Un bilan énergétique confirme que les transferts de chaleur sont dominés par le rayonnement thermique. Un bon accord avec les mesures disponibles sur un four réel montre que l'approche proposée est capable de prédire le rayonnement thermique. L'étape suivante consiste à coupler le calcul de la température du tube à une loi d'encrassement. Un modèle chimique simple est utilisé. Il est validé à l'aide d'une expérience de laboratoire. La comparaison entre les températures obtenues avec la simulation et celles mesurées par des sondes thermiques montre que la simulation est capable de capturer l'évolution de la température dans le tube avec précision. Enfin, un modèle d'encrassement pour la configuration réelle est trouvé puis appliqué dans une simulation couplée complète. Cette simulation montre un bon accord entre l'évolution de la température sur site et dans la simulation. Une analyse plus poussée est réalisée sur les profils de température, de flux radiatif et de dépôt de coke et montre l'impact de ce dépôt sur l'installation
In industrial refinery furnaces, the efficiency of the thermal transfer to heat crude oil before distillation is often altered by coke deposition inside the process pipes. This leads to increased production and maintenance costs, and requires better understanding and control. Crude oil fouling is a chemical reaction that is, at first order, thermally controlled. In such large furnaces, the predominant heat transfer process is thermal radiation by the hot combustion products, which directly heats the pipes. As radiation fluxes depend on temperature differences, the pipe surface temperature also plays an important role and needs to be predicted with sufficient accuracy. This temperature results from the energy balance between thermal radiation and conduction in the solid material of the pipe, meaning that the thermal behavior of the whole system is a coupled radiation-conduction problem. In this work, this problem is solved in a cylindrical furnace, using the Discrete Ordinate Method (DOM) with accurate spectral models for the radiation of combustion gases, described by a complex chemistry flame model, and coupled to heat conduction in the pipe to predict its wall temperature. An energy balance confirms that heat transfers are effectively dominated by thermal radiation. Good agreement with available measurements on a real furnace shows that the proposed approach is able to predict the heat transfer to the pipe. The method gives an accurate prediction of the radiative source term and temperature fields in the furnace and on the pipe surface, which are key parameters for liquid fouling inside the pipe. Although reasonably accurate results are obtained with simple models, they still can be easily improved by more sophisticated models for turbulence, combustion and radiation. The next step is to couple the calculation of the pipe temperature to a fouling law. Since exact composition of crude oil is not available, one needs to model coke deposition with simple fouling law. The idea is to model the deposition rate by a thermal resistance added to the heated pipe and allows to coupling the calculation of the pipe temperature to a fouling law. A simple chemical model is used, and validated against a labscale experiment, prior to apply it to a furnace configuration. Comparing the temperature obtained with the simulation to the temperature measured by thermal probes at selected locations shows that the simulation is able to capture the temperature variation at these points. It is shown that coking occurs when the temperature has remained high on both sides of the pipe for a sufficient length. We explain how to extract a fouling law in controlled condition when the deposit is induced by thermal stressing of the crude. Finally, the whole system, including radiation,conduction and deposition, is coupled. Results are compared to the real furnace and show relatively good agreement in terms of external skin pipe temperature prediction. This observation validates the methodology exposed in this script
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Croiset, Eric. "Influence de la pression totale sur la reactivite et sur les mecanismes heterogenes de formation et de destruction des oxydes d'azote lors de la combustion de coke de charbon." Orléans, 1995. http://www.theses.fr/1995ORLE2039.

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Abstract:
L'objectif principal de ce travail est l'etude de l'influence de la pression sur l'emission des oxydes d'azote lors de la combustion de cokes de charbon. Le dispositif experimental est du type lit fixe traverse situe dans une enceinte pressurisee. Les gaz de combustion sont analyses par spectrometrie infrarouge a transformee de fourier. Une premiere etude, a partir des plans d'experiences, a permis de determiner les influences separees de la pression totale et des fractions molaires de o#2 et de co#2 sur les emissions globales des oxydes d'azote. Cette etude a montre que la presence d'une forte concentration de co#2 dans le melange reactif n'a aucun effet sur les emissions des oxydes d'azote alors qu'une augmentation de la pression totale entraine une diminution de ces emissions. Dans un deuxieme temps, ce travail a porte sur une etude cinetique plus fondamentale permettant de distinguer d'une part la cinetique de l'oxydation du coke et d'autre part les mecanismes de formation et de destruction de no et de n#2o. Cette etude a mis en evidence qu'une augmentation de la pression totale favorise le passage d'un regime de combustion controle par la reaction chimique a un regime controle par la diffusion dans les pores. Nous avons montre que la constante de vitesse de formation de no est independante de la pression totale et que celle de formation de n#2o ne diminue que faiblement lorsque la pression totale augmente. L'effet de la pression sur les emissions de no et n#2o agit donc principalement sur les reactions de reduction de no et n#2o sur le coke. La reduction de no sur le coke forme soit de l'azote moleculaire, soit du n#2o. Nous avons alors montre que la reduction de no conduisant a n#2o est favorisee a la fois par une augmentation et de la temperature et de la pression totale
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Pedot, Thomas. "Modélisation du couplage thermique entre la combustion et l'encrassement des tubes dans un four de raffinerie." Phd thesis, Institut National Polytechnique de Toulouse - INPT, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00727153.

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Abstract:
Dans les fours de raffinerie, l'efficacité du transfert énergétique vers le pétrole brut avant sa distillation est altérée par la formation d'un composé carboné dans les tubes, appelé coke. Cela conduit à l'augmentation des coûts de production et de maintenance, et exige une compréhension accrue ainsi qu'un meilleur contrôle de ce phénomène. Cet encrassement est de type chimique et induit par les fortes températures. Dans les fours de cette dimension, le transfert de chaleur s'effectue principalement par rayonnement des produits de combustion. Le flux radiatif net sur les surfaces d'échange des tubes dépend de la température de toutes les surfaces solides et a donc besoin d'être prédit avec une précision suffisante. La température sur les tubes est le résultat d'un équilibre entre le rayonnement thermique et la conduction. Le comportement thermique de l'ensemble du système est un problème de couplage entre le rayonnement et la conduction. Une méthodologie complète de couplage est exposée et validée de la manière suivante. Dans ce problème, la flamme est décrite par un modèle analytique axisymétrique avec chimie complexe. Le couplage avec la conduction dans les tubes est réalisé par l'utilisation d'une méthode aux ordonnées discrètes (DOM) avec un modèle spectral de type bandes étroites pour le rayonnement des gaz de combustion. Un bilan énergétique confirme que les transferts de chaleur sont dominés par le rayonnement thermique. Un bon accord avec les mesures disponibles sur un four réel montre que l'approche proposée est capable de prédire le rayonnement thermique. L'étape suivante consiste à coupler le calcul de la température du tube à une loi d'encrassement. Un modèle chimique simple est utilisé. Il est validé à l'aide d'une expérience de laboratoire. La comparaison entre les températures obtenues avec la simulation et celles mesurées par des sondes thermiques montre que la simulation est capable de capturer l'évolution de la température dans le tube avec précision. Enfin, un modèle d'encrassement pour la configuration réelle est trouvé puis appliqué dans une simulation couplée complète. Cette simulation montre un bon accord entre l'évolution de la température sur site et dans la simulation. Une analyse plus poussée est réalisée sur les profils de température, de flux radiatif et de dépôt de coke et montre l'impact de ce dépôt sur l'installation.
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Sennoune, Mohamed. "Control of the smoldering front temperature in a carbon- and carbonate-containing porous medium in order to limit CO2 emissions." Thesis, Toulouse, INPT, 2011. http://www.theses.fr/2011INPT0107/document.

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Abstract:
La thèse s’intéresse au contrôle de la température d’un front de combustion propagé dans un milieu poreux contenant du carbone fixe et des carbonates (CaCO3). L’objectif principal est de réduire la température, in situ (récupération d’huile ou production de gaz à partir d’un schiste bitumineux) ou dans un procédé (combustion de semicoke), afin de limiter la décarbonatation du milieu et les émissions induites de CO2. Le milieu réactif retenu pour réaliser les expériences en laboratoire est un schiste bitumineux préalablement broyé (0.5 à 2 mm) et pré-pyrolysé, appelé semicoke. Le front est propagé en co-courant. La première technique testée expérimentalement est l’ajout au semicoke d’un matériaux inerte (sable) et/ou d’un matériaux réactif (CaCO3) afin de faire varier le taux de carbone fixe et le taux de CaCO3 et ceci indépendamment. Nous montrons que l’augmentation de CaCO3 permet de baisser la température à 800 °C, mais pas en dessous, ce qui ne permet pas d’éviter la décarbonatation. Faire chuter le contenu en carbone fixe permet de baisser la température du front, voire d’atteindre l’extinction. Aux températures de propagation les plus basses, la décarbonatation est fortement limitée. En revanche le front ralentit car il n’utilise plus tout l’oxygène alimenté. La deuxième technique originale consiste à ajouter du CO2 (20 %molaire) dans l’air de combustion. Nous montrons que dans le cas d’un front chaud, ceci permet de réduire le taux de décarbonatation de 100% à 70%, et d’augmenter en parallèle la production de CO résultant de l’oxydation du carbone fixe, ce qui augmente le PCI du gaz produit. Sur un front plus froid, la décarbonatation qui était de 20% est totalement évitée par l’ajout de CO2. Enfin, des expériences sont proposées dans le mode de combustion “reaction trailing”, très peu connu et mis en oeuvre. Ce mode a l’intérêt majeur d’éviter les réactions de “Lower Temperature Oxidation” préjudiciables au rendement en huile ou en gaz d’un process in situ. Des expériences stables et répétables sont réalisées avec différents pourcentages d’oxygène dans le gaz alimenté. La température du front est directement liée à ce paramètre ; la décarbonatation est clairement limitée dans ce mode de propagation. Deux types de modélisation sont proposés. Un bilan de matière et d’énergie basé sur des expressions analytiques simples permet d’évaluer la température du front et sa vitesse de propagation. Un modèle numérique développé par l’IMFT se base sur des équations de transfert convectif/diffusif de chaleur et de matière, couplées aux réactions d’oxydation du carbone (en CO et en CO2) et de décarbonatation de CaCO3. Il décrit de façon très satisfaisante les expériences en mode “reaction leading” avec variation de la composition du milieu (première technique)
This PhD thesis focuses on the control of the smoldering front propagating in a porous medium containing fixed carbon and carbonates (CaCO3). The main objective is to reduce the front temperature, in situ (oil recovery or gas production from oil shale) or in process (combustion of semicoke), in order to limit the medium decarbonation and the resulting CO2 emissions. The reactive porous medium retained to realize the laboratory experiments is a crushed (0.5 to 2 mm) and pre-pyrolyed oil shale, called semicoke. The front propagates in co-current. The first technique experimentally tested is the addition to the semicoke of an inert material (sand) and/or a reactive material (CaCO3) to vary the contents of fixed carbon and of CaCO3, independently. We show that the increase of the CaCO3 content enables to reduce the temperature to 800 °C, but not below; this does not allow to avoid decarbonation. Bringing down the fixed carbon content enables to reduce the front temperature, see even to reach extinction. In the lowest temperatures of propagation, the decarbonation is strongly limited. On the other hand, the front slows down because it does not use all of the fed oxygen. The second original technique consists in adding CO2 (20 mol.%) to the oxidizer air. We show that for a hot front, the decarbonated fraction is reduced from 100% down to 70%, and the CO production at fixed carbon oxidation is increased; this leads to increase the LCV of the produced gas. For a cold front, the decarbonation which was 20%, is totally avoided by adding CO2. Finely, experiments are proposed in the “reaction trailing” combustion mode, little known and implemented. This mode has the major interest to avoid the reactions of “Lower Temperature Oxidation” prejudicial for oil or gas yields in in situ process. Stable and repeatable experiments are realized with different oxygen fractions in feeding gas. The front temperature is directly linked to this parameter; the decarbonation is clearly limited in this mode of propagation. Two types of modeling are proposed. A mass and thermal balance based on simple analytical expressions enables to evaluate the front temperature and velocity. A numerical model developed by IMFT is based on convective/diffusive heat and mass transfer equations coupled with the oxidation reactions (into CO and CO2) and CaCO3 decarbonation is proposed. It describes in a very satisfactory way the experiments in the “reaction leading” mode with variation of the medium composition (first technique)
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Refahi, Sorour. "Développement d'un code de transfert radiatif et de son couplage avec un code LES." Phd thesis, Ecole Centrale Paris, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00832350.

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Abstract:
Les transferts radiatifs jouent un rôle important dans les chambres de combustion des installations industrielles. En effet, il existe un couplage fort entre la combustion turbulente et le rayonnement. Dans le but d'étudier ce couplage, le code Rainier est développé pour les calculs de pertes par rayonnement dans un écoulement réactif dans des géométries complexes. Ce code repose sur des simulations aux grandes échelles (LES) de la combustion turbulente. Il est basé sur les maillages tétraédriques non structurés. Le modèle de rayonnement appliqué à la modélisation des propriétés radiatives des gaz est le modèle CK (Correlated-k). La méthode statistique de Monte-Carlo (ERM) est utilisée pour résoudre l'équation de Transfert du Rayonnement (ETR). Le code de rayonnement est parallélisé et il montre une réponse linéaire en fonction du nombre de processeurs très proche de la réponse idéale. Une méthode de couplage de code de rayonnement avec le code de combustion LES est développée. Chacun des codes a sa propre logique d'architecture et de développement. En conséquence, le couplage entre les deux domaines d'étude est réalisé de telle façon que les échanges des données et les synchronisations entre eux soient assurés. Les résultats obtenus à partir du couplage des sur une chambre de combustion d'hélicoptère sont présentés. Nous avons montré que le rayonnement modifie les champs instantanés de température et d'espèces à l'intérieur de la chambre de combustion.
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Dohnal, Jakub. "Kotel na spoluspalovaní vysokopecního plynu a koksárenského plynu." Master's thesis, Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství, 2016. http://www.nusl.cz/ntk/nusl-242878.

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Abstract:
This diploma thesis deals with the constructional and calculation design of boiler for blast furnace and coke gas mixture combustion, including sizing of the heating surfaces. The opening section is dedicated to a brief characterization of burned fuels. The following chapter shows the parameters and composition of the resulting fuel mixture. The main part of this thesis involves; determining the stoichiometric amount air required for combustion and the resulting flue gas, determining the boiler efficiency and steam production rate, calculations regarding the combustion chamber and the detailed design of the individual heat exchangers. At the end of the thesis the heat balance of the entire boiler is verified. Drawing documentation of boiler is also part of this diploma thesis.
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Ghorbanian, Kaveh. "Superdetonative flow of gaseous propellant mixtures over sphere-cone bodies /." Thesis, Connect to this title online; UW restricted, 1993. http://hdl.handle.net/1773/7141.

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Machara, Radek. "Návrh kotle na spoluspalování vysokopecního plynu a koksárenského plynu." Master's thesis, Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství, 2017. http://www.nusl.cz/ntk/nusl-319265.

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Abstract:
The diploma thesis deals with design of gas steam boiler with given parameters of steam. Blast furnace and coke oven gas are used as fuel. At the beginning of this work, both co-fired fuels are presented to us, their chemical analysis and stoichiometry are performed. The main part of the diploma thesis deals with the dimensioning of individual heat exchange surfaces such as steam superheaters, evaporators, economizers and air heaters. All heat exchange surfaces meet recommended parameters such as recommended steam rates, flue gas, etc. At the end, the total heat balance of the boiler is performed. Part of the work is also drawing documentation showing the main dimensions of the boiler. It is also indicated the connection of individual heat exchange surfaces.
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Emtil, Hassane. "Implantation et validation de sous-modèles de délai et de suie et modélisation du rayonnement dans le code Kiva-II." Ecully, Ecole centrale de Lyon, 1994. http://www.theses.fr/1994ECDL0037.

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Abstract:
Le but de cette thèse est l'étude du rayonnement dans le code kiva-ii pour un moteur diesel. Elle comprend une présentation du code kiva-ii, puis de l'étude expérimentale ayant servi de base de données pour la confrontation aux calculs numériques. Puis sont présentés les modèles d'auto-inflammation qui ont été testés et discutés. Apres la validation de la pression par le modèle de combustion turbulente de Magnussen, nous modélisons selon trois méthodes la quantité de suie dans la chambre de combustion que nous comparons aux résultats des mesures expérimentales. L'aboutissement des différentes phases précédentes est la modélisation du rayonnement par la méthode des zones et la quantification de l'énergie à la paroi. Le rayonnement étant l'un des moyens d'analyser in situ la production des suies.
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Goncalves, Dos santos Rogério. "Large Eddy simulations of turbulent combustion including radiative heat transfer." Châtenay-Malabry, Ecole centrale de Paris, 2008. http://www.theses.fr/2008ECAP1052.

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Abstract:
La combustion est actuellement l’un des principaux moyens de convertir l’énergie. Elle reste cependant un phénomène complexe, où des écoulements turbulents, des réactions chimiques, la présence de plusieurs phases et différentes formes de transfert de chaleur peuvent interagir. Mieux comprendre ces interactions est essentiel pour l’amélioration des systèmes actuels de combustion et dans le développement de leurs successeurs. Le but de cette thèse est d’étudier l’interaction entre la combustion turbulente et le rayonnement thermique à l’aide de la simulation numérique en trois dimensions. Pour cela nous utilisons un outil informatique appelé CORBA pour faire communiquer un code dédié à la simulation aux grandes échelles (ou LES, pour Large Eddy Simulation en anglais) de la combustion avec un autre code qui calcule le rayonnement thermique. Cette technique permet l’échange de données entre les codes sans modifier les caractéristiques et la structure de chacun de ces codes. De plus il possible de profiter des temps caractéristiques différents de chaque phénomène physique pour optimiser les calculs sur des calculateurs à architecture massivement parallèle. Dans un premier temps, des simulations bidimensionnelles d’une flamme turbulente prémélangée propane/air stabilisée en aval d’un dièdre ont été réalisées. Après le changement du code de rayonnement pour un code tridimensionnel, la même configuration, du dièdre, a été simulée en 3D. Un maillage avec plus de 4. 7 millions de cellules pour le code de combustion (AVBP) et un autre avec plus de 3. 3 millions de cellules pour le code de rayonnement (DOMASIUM) ont été utilisés. Les résultats montre un changement dans les champs
The combustion is one of the principal ways to produced energy used nowadays, it is also a complex phenomenon, where the turbulent flow, chemical reactions, different phases and different heat transfer phenomena can interact. Better understanding of these interactions is essential to improve the actual combustion system and to developed the new ones. The goal of this thesis is to study the interaction of the turbulent combustion with the thermal radiation by the use of three-dimensional numerical simulation. For that, using a computational tool named CORBA, a code for the combustion Large Eddy Simulation (LES) was coupled with a radiative heat transfer code. This technique allows the exchange of information between the two codes without big changes in their structure, then it is possible to take advantages of the different characteristic time from each phenomenon in a high performance parallel computational environment. In a first time, two-dimensional simulation of a turbulent propane/air premixed flame stabilized downstream a triangular flame holder has been realised. After the changing of the twodimensional radiation code for another three-dimensional one, the same configuration was simulated in 3D. A mesh with more than 4. 7 millions cells for the combustion code (AVBP) and more than 3. 3 millions cells for the radiation code (DOMASIUM) are used. Results show a changing in the temperature and species fields, as well as in the flame dynamics when the thermal radiation was taken into account, with a minor intensity in the three-dimensional simulations. This method, also, shows that it is possible to perform 3D complex simulations in a industrial acceptable time
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Mohamed, Jainulabdeen Mohammed Abdul Kadher. "Combustion Noise and Instabilities from Confined Non-premixed Swirl Flames." University of Cincinnati / OhioLINK, 2019. http://rave.ohiolink.edu/etdc/view?acc_num=ucin1560867354695989.

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Affad, El Houssin. "Modélisation de la combustion turbulente dans les moteurs à allumage commandé avec prise en compte d'une cinétique complexe. Prédiction des polluants." Rouen, 1995. http://www.theses.fr/1995ROUES011.

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Abstract:
Les travaux de modélisation de la combustion et des phénomènes chimiques dans les moteurs à combustion interne revêtent une grande importance pour la prédiction des polluants chimiques (CO, NOx) émis par les moteurs à allumage commandé. Dans les codes de calcul complet existants pour prédire l'aérodynamique interne des chambres de combustion (Kiva, Speed,) la chimie est traitée de façon très simplifiée et donne des prédictions très approximatives des espèces principales. Le but de cette thèse était de: choisir après une série de validations, un schéma cinétique réduit fiable dans le domaine de fonctionnement d'un moteur à allumage commandé (haute pression et température). Réaliser un couplage entre un modèle utilisant des pdf présumées et un modèle eulérien-lagrangien pour la modélisation de la combustion turbulente, puis implanter ce modèle dans le code Kiva II. Des comparaisons des résultats numériques avec des résultats expérimentaux concernant la propagation d'une flamme en milieu confiné machine à compression rapide (expérience de l'arc-moteur) et les émissions des polluants émis par un moteur à allumage commandé ont été satisfaisantes
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Xu, Zhenlong Carleton University Dissertation Engineering Mechanical. "Development of a computer code for a solid fuel ramjet combustor." Ottawa, 1991.

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Nasr, Ayoub. "Détermination par un code CFD de l'évolution de la puissance d'un feu en régime de sous-ventilation dans un milieu confiné et mécaniquement ventilé." Phd thesis, Chasseneuil-du-Poitou, Ecole nationale supérieure de mécanique et d'aérotechnique, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00657278.

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Abstract:
Depuis plusieurs années, l'IRSN mène en parallèle des programmes de recherche expérimentaux et numériques sur les incendies en milieu confiné et ventilé mécaniquement. Plusieurs essais ont montré que dans certaines configurations, le niveau d'oxygène du local en feu décroît et se stabilise de telle manière que le débit massique de combustible s'adapte au niveau de ventilation du local. Cette situation peut conduire à la consommation de la totalité de combustible disponible initialement, mais à un débit massique très faible comparé à celui du même foyer en atmosphère libre. Il en résulte une durée de feu 2 à 3 fois supérieure à celle obtenue en milieu ouvert ce qui est susceptible de remettre en cause le dimensionnement d'éléments de sectorisation tels que des portes coupe-feu. L'objectif du travail de thèse est de déterminer une modélisation de l'évolution de la puissance du foyer jusqu'à son extinction. Les effets de la viciation de l'air ambiant par les produits de la combustion sur le débit massique de combustible (MLR) sont les principaux processus pris en compte dans le modèle. Ainsi, une approche théorique, basé sur le bilan énergétique à la surface de combustible, permettant de prédire le débit massique de combustible ainsi que de reformuler la corrélation de Peatross et Beyler, a été proposée. Le principal avantage de cette approche est de pouvoir quantifier l'évolution des composantes convectives et radiatives du flux thermique issus de la flamme vers le bac de combustible, en fonction de la viciation de l'air. Celle-ci a été validée avec le code CFD " ISIS ", développé par l'IRSN sur des résultats obtenus lors du programme expérimental PRISME, réalisé à l'IRSN. La comparaison des résultats a révélé que cette approche est en bon accord avec les données expérimentales. En parallèle à ce travail, des essais expérimentaux à échelle réduite ont été réalisés sur des feux d'heptane au laboratoire LCD (CNRS - Institut PPRIME), le principal but étant d'étudier les phénomènes prépondérants liés au confinement du local et au régime de la sous-ventilation. Ces données expérimentales ont servi à valider les approches théoriques développées durant la thèse pour prédire le MLR en milieu confiné. Une méthode expérimentale originale a été mise en oeuvre pour découpler les mesures des flux thermiques reçus à la surface du bac d'heptane sous l'effet d'un rayonnement externe. Ces essais ont également permis d'étudier l'influence de la ventilation et de la taille du foyer sur la dégradation de combustible. Cette étude ouvre certaines perspectives de recherche. Pour estimer la durée du feu, le phénomène d'extinction de la flamme doit être traité de façon plus détaillée en tenant compte de la chimie se déroulant dans la flamme. Du point de vue de l'expérience, l'étude d'autres combustibles liquides (alcènes, cétones,...) et solides, dont les essais sont plus difficilement reproductibles, serait nécessaire afin d'étendre les résultats de cette étude.
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Al, Majthoub Mohd Mamoun. "Influence de la pression sur la combustion des cokes de charbon et sur l'emission des oxydes d'azote." Orléans, 1994. http://www.theses.fr/1994ORLE2043.

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Abstract:
Ce travail presente l'etude de l'influence de la pression totale sur la combustion de trois cokes de charbon, gardanne arkadia et westerholt et sur l'emission des oxydes d'azote en fonction des variables experimentales telles que la pression partielle d'oxygene, la temperature et le debit des gaz. La reactivite de ces cokes a ete definie dans ce travail par les trois fonctions suivantes: la vitesse maximale de perte de masse, la temperature maximale atteinte lors de la combustion et le temps total de reaction. Une technique d'analyse thermogravimetrique equipee d'un reacteur a lit fixe traverse et d'une sonde de prelevement des gaz de combustion reliee a un spectrometre d'infrarouge a transformee de fourier irtf a ete utilisee. L'utilisation de la methode de plan d'experiences avec traitement statistique des donnees a permis de limiter le nombre d'experiences et de separer l'influence de chacune des variables experimentales etudiees sur les trois fonctions qui definissent la reactivite. Il a ete montre pour les trois charbons concernes par cette etude, que la pyrolyse a pression elevee entraine une diminution des quantites de goudron formees et des matieres volatiles degagees. Par ailleurs, il a ete montre que la reactivite de chacun des trois cokes de charbon etudies augmente avec la pression totale pour un pourcentage d'oxygene constant mais diminue avec la pression totale pour une pression partielle d'oxygene constante. De plus, une augmentation de la pression partielle d'oxygene ou de la temperature initiale ou du debit d'oxygene a pression totale constante, accroit la vitesse de combustion de chacun des trois cokes. Dans une deuxieme etape, l'emission des oxydes d'azote no, n#2o et no#2 au cours de la combustion a permis de conclure que, quel que soit le coke etudie, la formation de no et n#2o diminue avec l'augmentation de la pression totale alors que la formation de no#2 augmente. De plus la formation de n#2o et no#2 diminue lorsque la pression partielle d'oxygene augmente
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Foucart, Hervé. "Modélisation tridimensionnelle des films liquides pariétaux dans les moteurs à combustion interne." Rouen, 1998. http://www.theses.fr/1998ROUES077.

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Abstract:
Afin de prédire le mélange d'air et de carburant en phase vapeur dans les conduits d'admission et les cylindres d'un moteur a combustion interne, un modèle de film liquide pariétal a été développé pour les codes de calcul tridimensionnels d'aérodynamique. Le film est d'abord formé sur la paroi par les gouttelettes impactantes ou par condensation de la vapeur, les phénomènes d'éclaboussement provoqués par l'impact n'ont pas été abordés ici. Il est ensuite soumis à l'entraînement de l'air et des gouttelettes, au frottement de la paroi avec les effets thermiques types Leidenfrost s'il y a lieu, et aux forces de volume. Enfin le film disparaît ici par évaporation, celle-ci étant évaluée analytiquement sous formes dynamique et thermique sans recours aux corrélations expérimentales. Le film est alors décrit par les équations de la couche limite laminaire en incompressible. Ces équations constituant le noyau du modèle sont intégrées et résolues au premier ordre en volumes finis suivant un schéma ALE (Lagrange Euler arbitraire) dans le code KIVA-MB développé à l'IFP à partir de KIVA-II. Le modèle a d'abord été validé sur des solutions analytiques puis a été confronté aux résultats de deux situations expérimentales. La première menée à l'IFP consiste à reproduire la formation d'un film de carburant dans un conduit d'admission d'un moteur. La deuxième expérience (Xiong et al. ) a pour but de caractériser la durée de vie d'un film sur une paroi chauffée. La comparaison des résultats semble tout à fait satisfaisante. Enfin, nous avons effectué un calcul pour une configuration moteur en vue de démontrer les potentialités industrielles du modèle.
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Júnior, Carlos Roberto da Silva. "Emissões atmosféricas decorrentes da combustão do diesel : aldeídos e HPAS." Universidade Estadual de Londrina. Centro de Ciências Exatas. Programa de Pós-Graduação em Química dos Recursos Naturais, 2009. http://www.bibliotecadigital.uel.br/document/?code=vtls000148777.

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Abstract:
Resumo: Neste trabalho, determinou-se a concentração i) 21 compostos carbonílicos (CC) no ar atmosférico – formaldeído, acetaldeído, acetona, acroleína, propanal, butanal, butanona, (E)-but-2-enal, isobutenal, benzaldeído, isopentanal, pentanal, o-tolualdeído, p-tolualdeído, m-tolualdeído, hexanal, 2,5-dimetilbenzaldeído, heptanal, octanal, etilhexanona e decanal; ii) partículas suspensas em diferentes tamanhos utilizando os impactadores Sioutas, NanoMOUDI, MP10 low-vol e o ciclone MP2,5; iii) 16 HPAs – naftaleno, acenafteno, acenaftileno, fluoranteno, fenantreno, antraceno, fluoreno, pireno (PYR), benzo[a]antraceno (BAA), criseno (CRY), benzo[b]fluoranteno (BBF), benzo[k]fluoranteno (BKF), benzo[a]pireno (BAP), dibenzo[a,h]antraceno (DBA), benzo[g,h,i]perileno (BGP) e indeno[1,2,3-cd]pireno (IND) – associados as partículas suspensas coletados pelo impactador Sioutas; todos decorrentes da combustão do diesel/biodisel (B3) no Terminal Central de Ônibus Urbano de Londrina no período de 03 a 24 de julho de 2008. Foram coletados 14 amostras diárias (24 horas de coleta) de CC utilizando cartuchos Sep-Pak C18 impregnados com 2,4-difenilhidrazina. Posteriormente os CC foram extraídos utilizando acetonitrila, sendo suas concentrações determinadas por cromatografia líquida de alta eficência (CLAE). A concentração média obtida para os CC totais foi 12,76±2,19 ppbv. As maiores concetrações encontradas foram para acetaldeído (concentração média 6,90 ppbv), formadeldeído (2,53 ppbv) e acetona (1,14 ppbv). Nas análises gravimétricas, coletaram-se 12 amostras diárias utilizando o impactador Sioutas, composto por 4 estágios de impactação e um pós-filtro. A variação na concentração de MP foi de 2,1 a 34,1 µg m-3; a concentração total média obtida foi 49,6 µg m-3. O material particulado assim obtido foi extraído com acetonitrila e verificou-se a emissão e distribuição por tamanho de HPAs no MP. Dos 16 HPAs investigados, acenaftileno não foi detectado pela técnica utilizada. Os compostos PYR, BAA, CRY, BBF, BKF, BAP, DBA, BGP e IND foram encontrados associados as diferentes frações MP com as respectivas concentrações médias 0,024±0,066, 0,039±0,062, 0,049±0,063, 0,043±0,057, 0,012±0,019, 0,022±0,036, 0,071±0,148, 0,014±0,030 e 0,057±0,104 ng m-3. Quanto a distribuição por tamanho, os compostos BBF, BKF, BAP, IND e BGP foram encontrados predominantemente nas partículas finas e os compostos BAA, CRY e DBA semelhantemente nas partículas finas e grossas. Coletaram-se também 3 amostras de MP utilizando o impactador Sioutas com 168 horas de coleta, as concentrações obtidas nestas condições foram equivalentes as encontradas em 24 horas. Coletaram-se três amostras utilizando o impactador NanoMOUDI, a concentração total média obtida foi de 44,0 µg m-3. Foram obtidos 19 amostras de MP2,5 e MP10 com concentrações médias de 16,4±7,6 µg m-3 e 58,9±20,6 µg m-3, respectivamente. Obteve-se assim, o perfil de emissão dos compostos investigados provenientes da queima do B3 em ambiente com pouca circulação de ar.
In this work, we determined the concentrations of i) 21 carbonyl compounds (cc) in the atmospheric air – formaldehyde, acetaldehyde, acetone, acrolein, propanal, butanal, butanone, crotonaldehyde, isobutenal, benzaldehyde, isopentanal, pentanal, o-tolualdehyde, m-tolualdehyde, p-tolualdehyde, hexanal, 2,5-dimethybenzaldehyde, heptanal, octanal, ethylhexanone and decanal; ii) suspended particles in different sizes using the impactors Sioutas, NanoMOUDI, PM10 low-vol and the PM2,5 cyclones; 16 PAHs – naphthalene, acenaphthene, acenaphtylene, fluoranthene, phenanthrene, anthracene, fluorene, pyrene (PYR), benzo[a]anthracene (BAA), chrysene (CRY), benzo[b]fluoranthene (BBF), benzo[k]fluorantene (BKF) benzo[a]pyrene (BAP), dibenz[ah]anthracene (DBA), benzo[ghi]perylene and indene[1,2,3-cd]pyrene (IND) - associated the suspended particles collected by the impactor Sioutas; all current of the combustion of the diesel/biodieseil in the central terminal of urban bus of Londrina in the period from July 3 on 24, 2008. 14 daily (24 hour of collection) samples of cc were collected using cartridges Sep-pak C18 impregnated with 2,4-DNPH. Later the cc were extracted using acetonitrile, being their certain concentrations for High performance liquid chromatography (HPLC). The medium concentration obtained for the total cc was 12,76±2,19 ppbv. The largest found concentrations went to acetaldehyde (medium concentration 6,90 ppbv), formaldehyde (2,53 ppbv) and acetone (1,14 ppbv). In the analyses gravimetrys, 12 daily samples were collected using the impactor Sioutas, composed by 4 impactors fragmentation and a powders filte. The variation in the concentration of PM was from 2,1 to 34,1 µg m-3, the total medium obtained concentration was 49,6 µg m-3. The material particulate obtained like this was extracted with acetonitrile and it was verified the emission and distribution by size of PAHs in PM. Of 16 investigated PAHs, acenaphthylene was not detected for the used technique. The compositions PYR, BAA, CRY, BBF, BKF, BAP, DBA, BGP and IND were found associates the different fractions PM with the respective medium concentrations 0,024±0,066, 0,039±0,062, 0,049±0,063, 0,043±0,057, 0,012±0,019, 0,022±0,036, 0,071±0,148, 0,014±0,030 and 0,057±0,104 ng m-3. As the distribution for size, the compositions BBF, BKF, BAP, IND and BGP were found predominantly likely in the fine particles and the compositions BAA, CRY and DBA in the fine and thick particles. They were also collected 3 samples of PM using the impactor Sioutas with 168 hours of collection, the concentrations obtained in these conditions were equivalent found them in 24 hours. Three samples were collected using the impactor NanoMOUDI, the total medium obtained concentration was of 44,0 µg m-3. They were obtained 19 samples of PM2,5 and PM10 with medium concentrations of 16,4±7,6 µg m-3 and 58,9±20,6 µg m-3, respectively. It was obtained like this, the profile of emission of the compositions investigated coming of the it burns of B3 in atmosphere with little circulation of air.
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Nocturne, Alexandra. "Développement d'outils pour la modélisation de la formation de polluants,CO et NOx, dans des chaudières domestiques." Châtenay-Malabry, Ecole centrale de Paris, 1997. http://www.theses.fr/1997ECAP0524.

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Abstract:
Compte tenu de leur impact sur l'environnement, l'émission de polluants tels que la monoxyde de carbone (CO) ou les oxydes d'azote (NOx) fait l'objet de normes sévères. Ces normes sont un enjeu important pour les entreprises fabriquant des brûleurs destinés à la production d'eau chaude domestique. Ces entreprises doivent modifier leurs systèmes ou en étudier de nouveaux pour pouvoir répondre à ces normes. Ces études empiriques coûtent cher et l'utilisation de moyens de simulation numérique permet de réduire les coûts. Le but du présent travail est de développer un code de calcul permettant la simulations de la combustion dans les chaudières domestiques. Ce code de calcul est basé sur le concept de l'assemblage de réacteurs homogènes. Il permet la prise en compte d'une cinétique chimique complexe et des transferts de chaleur convectif et radiatif. Il a été validé grâce à des mesures réalisées dans un foyer aussi proche que possible de la configuration réelle. Il a donc fallu mettre au point une installation expérimentale permettant la mesure de champs de vitesse et de concentration chimique dans un foyer. Après comparaison avec les résultats expérimentaux, ce code de calcul a été utilisé afin de prédire le comportement du système réel face à des modifications des conditions de fonctionnement. Les tendances reproduites sont conformes à la réalité
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Durand, Pascal. "Modélisation de brouillards de gouttelettes par une approche statistique." Rouen, 1998. http://www.theses.fr/1998ROUES023.

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Abstract:
Un modèle numérique, basé sur une approche de type fonction densité de probabilité, a été développé pour calculer le mélange turbulent intervenant au sein des brouillards de gouttelettes se vaporisant. Ce sous modèle est basé sur la simulation stochastique de type Monte Carlo d'une équation de transport de la PDF jointe liquide-gaz prenant en compte aussi bien le mélange air-fuel vapeur à grande échelle que l'effet de la turbulence à petite échelle. Cette dernière est causée par le transport moléculaire dans le champ turbulent, lui-même perturbe par la dynamique aléatoire des gouttes se vaporisant. L'interaction vaporisation-micromélange est traitée par un processus modifié de coalescence-redispersion où l'on a introduit une partie laminaire au mélange. Le sous modèle a été incorporé au code de calcul tridimensionnel Kiva II. L'analyse de la structure fluctuante du champ de fuel vapeur a montré des distributions discontinues de fraction massique et de température dans les zones où les gouttes ne sont pas entièrement vaporisées. Les distributions locales sont très différentes de celles habituellement supposées par les modèles classiques qui supposent la vapeur parfaitement mélangée dans la maille. L'application de ce modèle au cas Diesel montre un bon comportement en terme de prédiction des champs de concentrations et de dégagement de chaleur. Le modèle de PDF permet d'obtenir des informations détaillées sur les sites probables d'auto-allumage, sur les domaines occupes par le fuel vapeur et sur les zones de combustion. Dans la configuration moteur-fusée, la méthode permet d'obtenir une hauteur d'accrochage au proche voisinage de l'injecteur, comme l'a montré l'expérience, contrairement au modèle EBU. La dynamique aléatoire de la phase liquide contribue fortement au champ de fluctuations de température, très intense dans la zone de stabilisation moyenne de la flamme.
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Cremona, Pierre. "Caractérisation expérimentale et numérique des scenarii de feu impliquant un conduit de fumée d'appareils de combustion bois." Thesis, Chasseneuil-du-Poitou, Ecole nationale supérieure de mécanique et d'aérotechnique, 2017. http://www.theses.fr/2017ESMA0023/document.

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Abstract:
L’évolution structurelle des bâtiments résidentiels du fait des réglementations thermiques, environnementales ainsi que du déploiement du Règlement des Produits de la Construction génère des enjeux majeurs pour les fabricants de conduit de fumée, notamment en ce qui concerne la sécurité des habitants en cas d’incendie. Deux scenarii de résistance au feu sont considérés par la règlementation européenne : celui associé au développement du feu dans la pièce où se situe le conduit et celui-ci relatif au développement du feu dans le conduit lui-même, par l’inflammation de dépôts. Dans les deux cas, le conduit ne doit pas être vecteur de propagation du feu aux pièces et aux matériaux combustibles adjacents. Dans ce contexte, la présente étude vise à caractériser les principaux transferts thermiques mis en jeu au cours des deux scenarii et de mieux comprendre la cinétique de formation, de décomposition, d’inflammation et de combustion des dépôts au sein des conduits. Pour ce faire, une démarche expérimentale et numérique a été adoptée. La partie expérimentale permet de déterminer les caractéristiques chimiques (analyses élémentaire et chimique) et thermo-physiques (densité, conductivité, effusivité et capacité thermique, porosité, pouvoir calorifique) de 24 résidus provenant d’installations réelles ou créés en laboratoire dans des conditions de combustion maîtrisées. Ces résidus sont par la suite étudiés en analyseur thermogravimétrique et au Cône Calorimètre afin de déterminer les étapes de décomposition thermique, ainsi que les propriétés d’inflammabilité et de combustibilité, en inflammation pilotée et en auto-inflammation. Une base de données conséquente de l’ensemble des propriétés est alors générée. Un four de résistance au feu (selon la norme EN 1366-13) a permis l’étude de la participation du conduit à la propagation du feu d’une pièce à une autre, à travers la mesure de champs de température, notamment au-dessus du plafond. Les essais dans ce dispositif permettent l’acquisition de données essentielles à la définition des conditions initiales et aux limites nécessaires au développement et à la validation d’un modèle numérique développé sous Fluent. Ce modèle décrit les transferts thermiques par conduction, convection et rayonnement. Il permet d’estimer le niveau de température sur la paroi extérieure du conduit de fumée au-dessus du four, requis lors des essais de déclaration de performance EI selon la norme EN 1366-13 et ce, quelle que soit la configuration du conduit (diamètre, nature…). Les résultats obtenus répondent au besoin de Poujoulat, dont l’enjeu est de disposer d’un outil expérimental et numérique de développement de conduits résistant au feu et d’une base de données relative aux dépôts afin de préconiser des conseils d’utilisation aux habitants
The structural evolution of residential buildings due to thermal, environmental regulations and roll out of the Construction Products Regulation generate major challenge for chimney manufacturers, in particular with regard to the safety of residents during a fire. Two fire resistance scenarios are eloquent in European Regulations: the one associated with the development of fire in the room where the chimney is located and the last reported on the development of fire in the chimney itself, by ignition of the deposits. In both cases, the chimney must not be a vector for propagating fire to adjacent rooms and combustible materials. In this context, the present study aims to characterize the main thermal transfers involved in the two scenarios and to better understand the kinetics of formation, decomposition, ignition and combustion of the deposits within the chimney. To do this, an experimental and numerical approach was adopted. The experimental part allows to determine the chemical characteristics (elemental and chemical analyzes) and thermo-physical characteristics (density, conductivity, effusivity and thermal capacity, porosity, calorific value) of 24 residues from real installations or created in laboratory under representative conditions of combustion. These residues are then studied in thermogravimetric analyzers (TGA) and Cone Calorimeters in order to determine the thermal decomposition steps as well as the flammability and combustibility properties, in cases of piloted and auto-ignition. A consequent database of the set of properties has then been generated. A fire-resistant furnace (according to EN 1366-13) allowed the study of the chimney participation in the propagation of fire from one room to another, through the measurement of temperature fields, above the ceiling. The tests allow the acquisition of data essential to the definition of the initial conditions and the limits necessary for the development and the validation of a numerical model developed under Fluent. This model describes heat transfer by conduction, convection and radiation. It makes possible to estimate the temperature level on the outer wall of the chimney above the furnace, which is required in the EI performance declaration tests according to EN 1366-13, regardless of the configuration of the chimney (diameter, materials...). The results obtained correspond to the need for Poujoulat, whose challenge is to have an experimental and numerical tool for the development of fire-resistant chimney and a database relating to deposits in order to advise the habitants
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Singh, Sajan B. "A Numerical Study of High Temperature and High Velocity Gaseous Hydrogen Flow in a Cooling Channel of a NTR Core." ScholarWorks@UNO, 2013. http://scholarworks.uno.edu/td/1766.

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Abstract:
Two mathematical models (a one and a three-dimensional) were adopted to study, numerically, the thermal hydrodynamic behavior of flow inside a single cooling channel of a Nuclear Thermal Rocket (NTR) engine. The first model assumes the flow in the cooling channel to be one-dimensional, unsteady, compressible, turbulent, and subsonic. The working fluid (GH2) is assumed to be compressible. The governing equations of the 1-D model are discretized using a second order accurate finite difference scheme. Also, a commercial CFD code is used to study the same problem. Numerical experiments, using both codes, simulated the flow and heat transfer in a cooling channel of the reactor. The steady state predictions of both models were compared to the existing experimental results and it is concluded that both models successfully predict the steady state fluid temperature distribution in the NTR cooling channel.
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Afonso, Renata. "Vanadato de bismuto obtido por síntese de combustão : caracterização e aplicação como fotoeletrodos." Universidade Estadual de Londrina, Universidade Estadual de Ponta Grossa, Universidade Estadual do Centro-Oeste, 2015. http://www.bibliotecadigital.uel.br/document/?code=vtls000202881.

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Abstract:
Este trabalho teve como objetivo sintetizar o semicondutor BiVO4 com estrutura monoclínica por síntese de combustão, modificando as condições experimentais e construir eletrodos usando diferentes técnicas de deposição, com aplicação na fotoeletrocatálise de corantes e na determinação de fármaco. Assim, os eletrodos de BiVO4 foram produzidos pelas técnicas de deposição eletroforética, “dip-coating” e “layer-by-layer”. Dentre os combustíveis (Alanina, Glicina e Ureia) e os surfatantes (CTAB, SDS e Tween®80), a adição de Alanina e Tween®80 durante a síntese dos eletrodos de BiVO4 produzidos por deposição eletroforética melhoraram as propriedades fotoeletrocatalíticas do semicondutor. Nos filmes produzidos pela técnica de “dip-coating” foi verificado melhoramento dos eletrodos na fotoeletrocatálise dos corantes azul de metileno e alaranjado de metila para os filmes com temperaturas de secagem entre camadas de 50 ºC. O filme de BiVO4 sintetizado com alanina e Tween®80, por combustão em solução e depositado por “layer-by-layer”, conseguiu quantificar o β-bloqueador atenolol em formulações farmacêuticas e amostra de urina, pelo método amperométrico proposto, com boa reprodutibilidade e baixo limite de detecção, sem necessidade de renovação da superfície do eletrodo antes de cada medida.
This work had as objective to synthesize the BiVO4 semiconductor with monoclinic structure by combustion synthesis, modifying the experimental conditions and to produce electrodes by different deposition techniques, with applications in photoelectrocatalysis of dyes and in drug determination. Thus, BiVO4 electrodes were produced by electrophoretic deposition, dip-coating and layer by layer techniques. Among the fuel (Alanine, Glycine and Urea) and surfactants (CTAB, SDS and Tween®80), the addition of Alanine and Tween®80 during synthesis in the BiVO4 electrodes produced by electrophoretic deposition improved photoelectrocatalytic properties of the semiconductor. In the films produced by dip-coating was verified improvement of the electrodes in photoelectrocatalysis of the methylene blue and methyl orange dyes in films with drying temperatures between layers of 50 ºC. The BiVO4 film synthesized with alanine and Tween®80, by combustion in solution and deposited by layer by layer, was able quantify the atenolol β-blocker in pharmaceutical formulations and urine sample, by amperometric method proposed, with good reproducibility and low detection limit, without renewal of the electrode surface before each measurement.
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Ghedhaifi, Weeded. "Modélisation de la combustion turbulente par le modèle de flamme cohérente couplé à une méthode de réduction de cinétique chimique en vu de la prédiction de l'émission des polluants." Châtenay-Malabry, Ecole centrale de Paris, 2006. http://www.theses.fr/2006ECAP1001.

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Abstract:
Cette thèse s'inscrit dans le cadre d'une collaboration entre le laboratoire EM2C du CNRS et de l'ECP et l'industriel verrier Saint-Gobain. Nous nous sommes intéressés à la modélisation de la combustion turbulente et des émissions de polluants. Pour cela, nous avons développé un modèle de combustion turbulente basé sur le couplage entre le modèle de flamme cohérente CFM et la chimie détaillée. Le choix du modèle CFM repose sur sa capacité à décrire l'interaction entre le front de flamme et les structures turbulentes de l'écoulement dans lequel il évolue. Nous avons réalisé son couplage avec la chimie détaillée en utilisant des méthodes de tabulation de la cinétique chimique. Nous avons, ensuite, développé un modèle de traitement d'oxydes d'azote et plus particulièrement de NO thermique puisque les modèles existants se basent sur des hypothèses grossières qui ne permettent pas d'estimer les NOx produits de manière précise. Nous avons alors proposé une modélisation de la formation des NOx basée sur la chimie détaillée limitant ainsi les hypothèses requises. Pour tester ces modèles, nous avons réalisé des simulations numériques sur deux configurations 2D de laboratoire et une configuration 3D d'un brûleur de four verrier et ce sur les trois modes de combustion : prémélangée, partiellement prémélangée et non prémélangée. Les résultats obtenus sont très prometteurs et ont montré la capacité du modèle développé à décrire la combustion turbulente en y intégrant la chimie détaillée. De plus, le modèle de NOx a montré un comportement cohérent en fonction des principaux paramètres du problème. Il reste, toutefois, à être validé par des données expérimentales
The PhD was carried out in the EM2C Laboratory of CNRS and ECP and was supported by the glass industrial Saint-Gobain. The PhD work concerns turbulent combustion modelling and pollutant emissions. We developed a turbulent combustion model where the Coherent Flame Model (CFM) and detailed chemistry were combined. The CFM model was chosen since it provides a good description of the interaction between the flame front and turbulent scales in the considered flow. Detailed chemistry was introduced using a chemistry tabulation technique. We also developed a new model to predict Nitrogen Oxide production and thermal NO in particular. The existing models do not provide accurate estimations of NOx emission because of their simplified assumption. Then we developed a model using detailed chemistry considerations to decrease the required assumptions. To test these models, two simplified 2D configurations and a 3D configuration of glass furnace were used to carry out numerical simulations. The model was tested for the three combustion modes : premixed, partially premixed and non-premixed combustion. The numerical results are quite good and show the developed model capability of dealing with turbulent combustion where detailed chemistry is included. Furthermore, the NO modelling shows that the new model is able to predict a consistent behavior depending on the different parameters. However, the model needs to be validated using experimental measurements
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Morrisset, David. "The Effect of Orientation on the Ignition of Solids." DigitalCommons@CalPoly, 2020. https://digitalcommons.calpoly.edu/theses/2171.

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Abstract:
The ignition of a solid is an inherently complex phenomenon influenced by heat and mass transport mechanisms that are, even to this day, not understood in entirety. In order to use ignition data in meaningful engineering application, significant simplifications have been made to the theory of ignition. The most common way to classify ignition is the use of material specific parameters such as such as ignition temperature (Tig) and the critical heat flux for ignition (CHF). These parameters are determined through standardized testing of solid materials – however, the results of these tests are generally used in applications different from the environments in which these parameters were actually determined. Generally, ignition temperature and critical heat flux are used as material properties and are presented readily in sources such as the SFPE Handbook. However, these parameters are not truly material properties; each are inherently affected by the environment and orientation in which they are tests. Ignition parameters are therefore system dependent, tied to the conditions in which the parameters are determined. Previous work has demonstrated that ignition parameters (such as Tig or CHF) for the same material can vary depending on whether the sample is tested in a vertical or horizontal orientation. While the results are clear, the implications this may have on the use of ignition data remains uncertain. This work outlines the fundamental theory of ignition as well as a review of studies related to orientation. The aim of this study it to analyze the influence of sample orientation on ignition parameters. All experimental work in this study was conducted using cast black polymethyl methacrylate (PMMA or commonly referred to as acrylic). This study explores ignition parameters for PMMA in various orientations and develops a methodology through which orientation can be incorporated into existing ignition theory. An additional study was also conducted to explore the statistical significance of current flammability test methodologies. Ultimately, this study outlines the problem of the system dependency of ignition and provides commentary on the use of ignition data in engineering applications
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Hamidouche, Ziad. "Modeling and numerical simulation of coupled reactive fluidized beds in a Chemical Looping Combustion system." Phd thesis, Toulouse, INPT, 2017. http://oatao.univ-toulouse.fr/17921/1/hamidouche.pdf.

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Abstract:
In this work, reactive unsteady three-dimensional numerical simulations of a Chemical Looping Combustion (CLC) plant are performed. The plant is a 120 kWth pilot working with Ca-Mn-based material as selected oxygen carrier. Numerical simulations are performed by NEPTUNE_CFD code using an Euler-Euler approach which computes both the gas and the solid phases in an Eulerian fashion accounting for specific closures in order to model interphase mass, momentum and energy transfers. Reduction and oxidation heterogeneous (i.e. gas-solid) reactions are modeled by means of a grain model (shrinking core model in the grain) accounting for both the competing mechanisms of chemical reaction at the particle internal surface and gaseous diffusion through the product layer. Results from numerical simulations are validated against experimental measurements and analyzed in order to gain insight in the local behaviour of the reactive gas-particle flow in the CLC system. The theoretical/numerical tool developed in this work will be used for design upgrade recommendation in the stage of scaling-up from pilot to industrial facilities.
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Tafforin, Anne-Gaëlle. "Modélisation des transferts radiatifs en milieu diphasique, émissif, absorbant et multidiffusant : application aux particules de suies formées dans les flammes laminaires." Rouen, 2001. http://www.theses.fr/2001ROUES004.

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Abstract:
Pour des milieux en combustion, les plus importantes sources de rayonnement thermique sont les particules présentes dans les flammes. Le but de ce travail consiste à créer un outil numérique permettant de qualifier et de quantifier les transferts radiatifs dans un tel milieu, c'est-à-dire dans un milieu diphasique comprenant des particules et des gaz émissifs et absorbants, en prenant en compte la diffusion multiple par les particules. Deux codes de calcul ont été élaborés : le premier basé sur une méthode 4-flux multicouche qui permet de modéliser les transferts radiatifs d'un milieu diphasique monodimensionnel, et le second basé sur une méthode statistique de Monte Carlo qui permet de calculer les transferts radiatifs dans un milieu diphasique de géometrie tridimensionnelle quelconque. Les études réalisées en combustion (code run-1dl) et en spectroscopie (méthode de Li) ont permis de caractériser correctement une flamme non-prémélangée laminaire à contre-courant, qui a servi de cas d'application aux deux codes élaborés. La flamme choisie était trop peu fuligineuse pour que la présence des particules ait un impact conséquent sur les transferts radiatifs. Cependant, grâce aux essais réalisés, nous avons vérifié numériquement le phénomène empirique bien connu des systèmes en combustion : la présence des particules modifie fortement les transferts d'énergie vers le milieu extérieur. Suivant leur densité, les particules peuvent, cas extrême, bloquer les transferts radiatifs jusqu'à éteindre la flamme. Une des conclusions importantes de ce travail est que les critères généralement appliqués aux milieux chargés en particules (Albedo, épaisseur optique) ne permettent pas de supposer du comportement radiatif du milieu. Ce résultat souligne que la multidiffusion est un phénomène prépondérant pour les transferts d'énergie dans une flamme.
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Lemos, Bruno Rodrigues de Lana. "Ânions inorgânicos e black carbon em material particulado proveniente da combustão de mistura diesel e biodiesel." Universidade Estadual de Londrina. Centro de Ciências Exatas. Programa de Pós-Graduação em Química, 2015. http://www.bibliotecadigital.uel.br/document/?code=vtls000201752.

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Abstract:
A utilização de misturas combustíveis do diesel com biodiesel vêm ocorrendo no Brasil sendo que em 2014 a mistura B5 (5% biodiesel/95% diesel) foi alterada para B6 e B7. A previsão para 2020 é da vigência do uso do B20. O LACA/INCT de Energia e Ambiente vem acompanhando desde 2000 as alterações nas emissões provenientes da combustão em veículos pesados (ônibus) medindo gases e material particulado e seus conteúdos orgânicos e inorgânicos. Há divergências em vários estudos sobre os aspectos positivos e negativos da utilização das misturas diesel/biodiesel em motores e seu impacto no ambiente. Sendo assim, este trabalho teve como objetivo o estudo das emissões de misturas em veículos pesados, em tempo real de operação. Material particulado, ânions inorgânicos majoritários (cloreto, nitrato e sulfato) e black carbon foram determinados no ambiente interno do terminal urbano central de Londrina. Os resultados mostraram que a média das concentrações das massas para o MP1,0 foi 21,83 ± 5,01 µg m-3, para o MP2,5 foi 26,79 ± 6,7 µg m-3 e para o MP10 foi 42,15 ± 14,97 µg m-3. Os ânions representaram 8,3% da massa do MP fino e 9,13% do MP grosso e o BC representou 85% do MP fino e 65% do grosso. A razão NO3-/SO4-2 foi 0,54 e 0,65 para o MP2,5 e 0,45 para o MP10. O sulfato foi o ânion observado em maior concentração.
In brazil is being used diesel and biodiesel fuel blends, in 2014 the mixture B5 (5% biodiesel / 95% diesel) was changed to B6 and B7. The prediction for 2020 is the course of the use of B20. The LACA laboratory (INCT Energy and Environment) has been following since 2000 changes in emissions from the combustion of heavy vehicles (buses) measured gases, particulate matter, and its organic and inorganic content. There are differences in several studies on the positive and negative aspects of the use of diesel / biodiesel blends in engines and its impact on the environment. Thus, this study aimed to study the emissions of mixtures of heavy vehicles, real-time operation. Particulate matter, majority inorganic anions (chloride, nitrate and sulfate) and black carbon (BC) were determined in the internal environment of the central city of Londrina terminal. The results showed that the mean concentrations for the mass was 21.83 ± 5.01 MP1,0 µg m-3 for the PM2.5 was 26.79 ± 6.7 mg m-3 and PM10 was 42.15 ± 14.97 µg m-3. The anions represented 8.3% of the fine PM mass and 9.13% of the large MP and BC represented 85% of fine PM and 65% thicker. The NO3-/SO4-2 ratio was 0.54 e 0.65 for PM2.5 and 0.45 for PM10. The sulfate anion was observed at higher concentration.
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Fall, Mamadou. "Impact toxicologique des émissions de moteur à combustion interne : Pneumotoxicité et mutagénicité in vitro." Rouen, 2006. http://www.theses.fr/2006ROUES001.

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Abstract:
Des résultats contradictoires sont observés in vivo comme in vitro concernant les rôles respectifs des composants des émissions diesel. Ces différences pourraient s'expliquer par des modifications physiques et/ou chimiques générées lors de l'échantillonnage des gaz d'échappement. Notre travail, réalisé in vitro, a permis d'étudier en première partie l'impact d'une suspension particulaire additionnée ou non d'un tension actif (Tween 20) mais également l'effet d'un flux continu d'émissions moteur non filtrées et filtrées sur une culture organotypique de tranches de poumons de rat. Puis, l'étude de la mutagénicité de la phase gazeuse du chlorure de benzyle (BCl) sur Salmonella typhimurium nous a permis de mettre au point un système d'exposition d'atmosphères complexes et son application à une exposition directe d'émissions moteur. L'étude d'impact sur le tissu pulmonaire a montré une activation des enzymes du cycle du glutathion observée avec les émissions non filtrées et filtrés impliquant ainsi la phase gazeuse dans le stress oxydatif observé. Des phénomènes inflammatoires, mis en évidence par une augmentation du TNF–a, ont été attribués aux particules diesel. La présence de Tween 20 augmenterait la toxicité de ces particules en suspension dans une phase liquide probablement en facilitant la désorption et/ou l'absorption de leurs composants. Concernant l'étude de génotoxicité, l'activité mutagène da la phase gazeuse du BCl observée en vaporisation-diffusion, nous a permis d'utiliser cette méthode pour évaluer la mutagénicité des émissions diesel à la sortie du moteur. C'est ainsi qu'une activité mutagène des gaz d'échappement non filtrés et filtrés a été trouvée, particulièrement sur la souche TA 100 et ces variantes la TA 100NR et la YG 1029. L'utilisation d'un modèle immobilisant les bactéries sur une couche mince de gel d'alginate, permettant une meilleure approche d'échantillonnage des gaz d'échappement, n'a pas donné de meilleurs résultats et nécessite une optimisation. Ainsi, les modalités d'exposition des systèmes biologiques aux émissions diesel demeurent un facteur clé susceptible d'influencer fortement l'interprétation des résultats et ainsi les stratégies de dépollution des moteurs à combustion interne
Conflicting results were observed in vivo and in vitro regarding different components of diesel exhausts. His difference could be explained by physic and/or chemical modifications of diesel exhausts generated during sampling. Our work, performed in vitro, has permitted to study the impact of particle suspension supplemented or not with a surface-active (Tween 20) and also the effect of an unfiltered and filtered diesel exhaust continuous flow in an organotypic culture of rat lung slices. In a second part, the mutagenic study of Benzyl Chloride (BCl) in its gaseous phase in a Salmonella modified assay, allowed to perform an exposure system of complex atmospheres and its application to diesel exhaust direct exposure. The impact study in lung tissue has shown activation of the enzymes involved in glutathione cycle observed with unfiltered and filtered exhaust involving the gaseous phase in this oxydizing stress. Inflammatory phenomenons, demonstrated by an increase of the TNF-a, were assigned to diesel particles. The presence of Tween 20 increased the toxicity of particles in suspension in liquid phase probably to make easy the desorption and/or absorption of these compounds. Regarding genotoxicity study, the mutagenic activity of BCl gaseous phase observed in vaporization-diffusion, has encouraged the use of this method for mutagenic evaluation of diesel exhausts under continuous flow. Mutagenic activity of unfiltered and filtered diesel exhausts was found, specifically in TA 100 strain and its derivatives the TA 100NR and YG 1029. The use of immobilized bacteria model (thin coating alginate gel), in order to allow a better exposure approach to diesel exhausts, has not given better results and requires furthe optimization. The exposure conditions of biological systems to diesel exhausts remain the main factor capable to influence highly the interpretation of the results and in that way the depollution strategy of the internal-combustion motors
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Uliana, Nilva Regina. "Obtenção de partículas core-shell visando absorção de impacto e seu comportamento anti-chamas." Florianópolis, 2012. http://repositorio.ufsc.br/xmlui/handle/123456789/100544.

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Abstract:
Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química
Made available in DSpace on 2013-06-25T20:12:25Z (GMT). No. of bitstreams: 1 308802.pdf: 1849302 bytes, checksum: 74e6df6fe2a7cd1a6dedd3e34f96d5c8 (MD5)
Materiais poliméricos podem ter a sua resistência ao impacto modificada pela adição de partículas poliméricas com estrutura casca-núcleo, onde o núcleo é composto por uma fase elastomérica e a casca por uma fase vítrea. Para que isto ocorra, é necessário que a casca da partícula com núcleo elastomérico tenha compatibilidade pela matriz em que será adicionada. Neste trabalho, foi investigada a obtenção de partículas casca-núcleo (fase rica em poliestireno/ fase rica em polibutadieno) através da técnica de polimerização em emulsão visando à sua utilização como modificadores de impacto em poliestireno, PS. Esta reação foi acompanhada por análises de gravimetria e espalhamento dinâmico de luz e a morfologia das partículas foi analisada por microscopia eletrônica de transmissão, que comprovou a formação do casca-núcleo. Este látex, seco, foi incorporado a matriz de PS cristal em uma extrusora mono-rosca. Foram avaliadas as propriedades de resistência ao impacto em função da adição do látex seco e do número de passagens pela extrusora. Posteriormente, foi incorporado um composto retardante de chamas não-halogenado, Charmax NH2000®. Esses agentes retardantes de chamas podem ser incorporados em matriz polimérica através de várias técnicas de incorporação. No presente estudo, foram desenvolvidos compósitos e nanocompósitos através da técnica de incorporação no estado fundido (extrusão) com a incorporação de argila Na+ e o agente retardante de chama. Foram analisadas propriedades de flamabilidade, propriedades de resistência ao impacto e a morfologia. A investigação através do ensaio de flamabilidade permitiu obter resultados dos compósitos e nanocompósitos onde, apresentaram resultados satisfatórios de flamabilidade. No entanto verificou-se que apesar das boas propriedades de flamabilidade, o aumento da quantidade de retardante de chama e a adição de argila tornam os materiais menos resistentes ao impacto em comparação ao polímero virgem.
The resistance to impact of Polymeric materials can be modified by the addition of polymer particles with core shell structure, in which the core consists of a rubber phase and the Shell a glassy phase. To obtain this material, the Shell of the rubbery core-shell particle needs to be compatible with the matrix in which it will be added. In this work, the obtention\production of core-shell particles (phase rich in polystyrene / polybutadiene-rich phase) by emulsion polymerization and their use as impact modifiers in polystyrene was investigated. The reactions were followed by gravimetric and dynamic light scattering analysis. The particle morphology was analyzed by transmission electron microscopy and the observed results proved the formation of core-shell. This latex, after dried, was incorporated into the PS crystal matrix in a single screw extruder. the properties of impact resistance were evaluated as a function of addition of the dried latex and the number of passages through the extruder. After this step, a non-halogenated flame retardant compound (Charmax NH2000). The flame retardants may be incorporated by various tech-niques for incorporation into a polymeric matrix. In this work, have been developed composites, and nanocomposites through the technique of embedding in the molten state (extrusion) with the incorporation of clay Na+ and flame retardant. The flammability, impact resistance properties and morphology were analyzed. The investigation by the flamability testing of vertical UL-94 the re-sults allowed to obtain results of the composites and nanocomposites where showed satisfactory results for flammabil-ity. However it was found that despite the good properties of flammability, the increased amount of flame retardant and the addition of clay materials become less resistant to impact against the virgin polymer.
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Sibra, Alaric. "Modélisation et étude de l’évaporation et de la combustion de gouttes dans les moteurs à propergol solide par une approche eulérienne Multi-Fluide." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2015. http://www.theses.fr/2015SACLC019/document.

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Abstract:
En propulsion solide, l'ajout de particules d'aluminium dans le propergol améliore de façon significative les performances du moteur grâce à une augmentation sensible de la température de chambre. La présence de gouttes d'aluminium et de résidus d'alumine de différentes tailles et en quantité importante a un impact notoire sur le fonctionnement du moteur. Dans cette optique, nous souhaitons obtenir une meilleure prévision de la stabilité de fonctionnement en cas de déclenchement d'instabilités d'origine aéroacoustique ou thermoacoustique. Nous visons des calculs plus précis de l'étendue de la zone de combustion, de la chaleur dégagée par la combustion distribuée des gouttes et de la distribution en taille des résidus. Nos efforts ont porté sur la modélisation des échanges entre la phase gazeuse et cette phase dispersée composée de gouttes de nature et de taille très diverses. Le paramètre taille pilotant la dynamique du spray et le couplage avec le gaz, le suivi précis des changements de taille est un enjeu majeur.Dans cette contribution, nous avons choisi une approche cinétique pour la description des sprays polydisperses. L'équation cinétique de Williams-Boltzmann utilisée pour suivre l'évolution des propriétés du spray est résolue par une approche eulérienne. Les méthodes Multi-Fluide (MF) traitent naturellement les changements de taille tels que l'évaporation et la coalescence. Ces méthodes reposent sur une intégration continue de la variable taille sur des intervalles fixes appelés sections sur lesquels nous pouvons dériver des systèmes d'équations de conservation. Chaque système est vu comme un fluide qui est en couplage fort avec la phase gazeuse via des termes sources.Nous avons travaillé sur une méthode MF à deux moments en taille basée sur une famille de fonctions de forme polynomiale pour reconstruire la distribution en taille au sein des sections. Cette approche d'ordre deux en temps et en espace s'avère performante car elle décrit avec précision l'évolution de la distribution avec un nombre modéré de sections. Un travail original a été mené afin d'étendre l'approche MF à des gouttes bicomposants. Cette méthode ouvre la voie à des modèles de combustion des gouttes d'aluminium plus représentatifs. Dans le contexte des simulations instationnaires, nous avons porté une attention particulière à l'emploi d'une stratégie numérique robuste et précise pour le couplage entre les phases modélisées par une approche Euler-Euler. Nous montrons qu'une méthode de splitting séparant le traitement du transport des phases gazeuse/dispersée de celui des termes sources est particulièrement adaptée pour la résolution d'un problème multi-échelle spatial et temporel. Dans la mesure où les conditions de réalisabilité sur les moments en taille des méthodes MF ne sont pas garanties avec des méthodes d'intégration traditionnelles, nous avons développé des schémas innovants pour l'intégration des termes sources. Les travaux proposés dans cette contribution répond à deux exigences : 1- un ratio coût/précision attractif pour des simulations industrielles 2- une facilité d'implémentation des méthodes et une modularité assurant la pérennisation des codes industriels. Ces développements ont d'abord été vérifiés à l'aide d'un code ad hoc ; des cas test d'étude d'acoustique diphasique linéaire ont notamment souligné la pertinence de la technique de splitting pour restituer avec précision les interactions spray-acoustique. Les nouvelles méthodes ont ensuite été implémentées et validées au sein du code multi-physique CEDRE développé à l'ONERA. Des calculs de propulsion solide sur des configurations moteur réalistes ont finalement mis en évidence le niveau de maturité atteint par les méthodes eulériennes pour décrire avec fidélité la dynamique des sprays polydisperses. Les résultats de ces simulations ont mis en avant la sensibilité des niveaux d'instabilités en fonction de la distribution en taille des gouttes d'aluminium et des résidus
The addition of a significant mass fraction of aluminum particle in the propellant of Solid Rocket Motors improves performance through an increase of the temperature in the combustion chamber. The distributed combustion of aluminum droplets in a portion of the chamber yields a massive amount of disperse aluminum oxide residues with a large size spectrum, called a polydisperse spray, in the entire volume. The spray can have a significant impact on the motor behavior and in particular on the onset/damping of instability. When dealing with aeroacoustical and thermoacoustical instabilities, the faithful prediction of the interactions between the gaseous phase and the spray is a determining step for understanding the physical mechanisms and for future solid rocket motor optimization. In such a harsh environment, experimental measurements have a hard time providing detailed explanation of the physical mechanisms and one has to resort to numerical simulation. For such a purpose, the distributed combustion zone and thermal profile therein, the heat generated by the combustion of the dispersed droplets and the large size distribution of the aluminum oxide residues and its coupling with he gaseous phase hydrodynamic and acoustic fields have to be accurately reproduced through a proper level of modeling and a high fidelity simulation including a precise resolution of size polydispersity, which is a key parameter.In this contribution, we choose a kinetic approach for the description of polydisperse sprays. The Williams-Boltzmann Equation is used to model the disperse phase and we derive a fully Eulerian approach through moment methods. The Multi-Fluid (MF) methods naturally treat droplet size evolution through phenomena such as evaporation and coalescence. These methods rely on the conservation of size moments on fixed intervals called sections and yield systems of conservation laws for a set of "fluids" of droplet of various sizes, which is strongly coupled with the gas phase via source terms. We derive a new optimal and flexible Two Size Moment MF method based on a family of polynomial reconstruction functions to describe the size distribution in the sections, which is second order accurate and particularly efficient at describing accurately the evolution of the size distribution with a moderate number of sections. An original work is also conducted in order to extend this approach to two-component droplets. For size moment MF methods, realizability of the moments is a crucial issue. Thus, we have developed innovative schemes for integrating source terms in moment conservation equations describing transport in phase space. This method enables the use of more representative aluminum droplet combustion models, and leads to more advanced studies of the distributed combustion zone. Moreover, for unsteady two-phase flow simulations, we have developed a robust and accurate coupling strategy between phases that are modeled by a fully Eulerian approach based on operator splitting in order to treat such spatial and temporal very multi-scale problems with reasonable computational time. All the proposed developments have been carried out following two criteria : 1- an attractive cost/accuracy ratio for industrial simulations in the context of high fidelity simulations 2- a preservation of industrial code legacy. Verification of the models and methods have been conducted first using an in-house reseach code and then in the context of a two-phase acoustic study thus emphasizing the relevance of the splitting technique to capture accurately spray-acoustic interactions
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Sabino, Fabio Cal. "Hidrocarbonetos policíclicos aromáticos (HPA e nitro-HPA) em fase gasosa e particulada provenientes de processos de combustão veiculares." Universidade Estadual de Londrina, Universidade Estadual de Ponta Grossa, Universidade Estadual do Centro-Oeste, 2015. http://www.bibliotecadigital.uel.br/document/?code=vtls000207016.

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Abstract:
Compostos orgânicos voláteis compreende-se um vasto grupo de poluentes presentes na atmosfera incluindo centenas de compostos nocivos à saúde humana, destacando os hidrocarbonetos policíclicos aromáticos (HPA), devido a sua alta toxidade e mutagenicidade. Quando presentes na atmosfera tais substâncias podem reagir e formar compostos secundários muitas vezes mais tóxicos que os originais, caso dos aromáticos nitratos (NHPA) compostos 10 vezes mais tóxicos que os originais. Sendo assim de extrema importância sua caracterização quanto à qualidade do ar e controle destes compostos na atmosfera. Umas das principais fontes de emissões antrópica nas cidades são a queima de combustível fóssil, atualmente o perfil de poluição proveniente desta fonte de emissão vem mudando devido as novas misturas de combustíveis e motores veiculares no mercado (biodiesel e motores flex), sendo necessário conhecer este novo perfil de poluição. Atualmente são adicionados 5% de biodiesel no óleo diesel comercializado em todo o país, cientificamente, ainda não é de total compreensão este novo perfil de poluição gerada pela mudança de combustível. Metodologias clássicas já estabelecidas por agências internacionais de proteção ao meio ambiente recomendam o uso da resina XAD para amostragem de aromáticos em fase gasosa, apesar de tais técnicas apresentarem elevado tempo de amostragem e uso demasiado de solventes orgânicos, continua sendo amplamente utilizada sem nenhum tipo de modificação e preocupação de ser adequada a realidade atual da pesquisa ambiental. A fim de verificar a presença de hidrocarbonetos aromáticos policíclicos e NPAH em fase gasosa e associado com a fração fina das partículas (PM1.0 e PM2.5) da combustão de diesel mistura/biodiesel (B5), foram realizadas campanhas (2011-2013) na estação de ônibus urbano de Londrina e em um estacionamento de carros, locais que permitem a amostragem concentrações de poluentes em tempo real, de fontes reconhecíveis e por consequência o perfil de poluição. Com os testes comparativos entre amostradores (denuder e cartucho), foi possível verificar semelhaças em níveis de concentração para os principais HPA, além de um estudo sobre variação de tempo de amostragem e suas consequências. Cromatografia líquida de alta eficiênce equipada com detector de fluorescência (LC/FLD) e cromatografia líquida de alta eficiência com espectrometria de massa (LC/APCI/MS) foram utilizado para a determinação da HPA e os NHPAs. O uso de biocombustíveis no Brasil é incentivada e o acompanhamento da evolução das emissões decorrentes de processos de combustão é importante e necessário para seguir a mudança da qualidade do ar e do impacto sobre o meio ambiente.
Volatile organic compounds comprises up a large group of pollutants in the atmosphere including hundreds of compounds harmful to human health, standing out the polycyclic aromatic hydrocarbons (PAH) due to its high toxicity and mutagenicity. In the atmosphere this substances can react to form secondary compounds often more toxic than the original, for example the nitrate aromatics (NHPA) can be 10 times more toxic than the original. Therefore of utmost importance its characterization as air quality and control of these compounds in the atmosphere. One of the main sources of anthropogenic emissions in cities are the burning of fossil fuels, currently the pollution profile from this source of emissions has changed due to new mixtures of fuels and vehicle engines on the market (biodiesel and flex-fuel engines), being necessary to know this new pollution profile. Currently are added 5% biodiesel in diesel fuel sold, scientifically, is still not possible understanding this new pollution profile generated by fuel switching. Classical methodologies established by international protection agencies for the environment recommended the use of XAD for aromatic sampling gas phase, although such techniques present high sampling time and too much use of organic solvents, is still widely used without any modification and concern well as evaluating the current situation of environmental research. In order to examine the presence of PAH and NPAH in gas phase and associated with the fine fraction of particles (PM1.0 and PM2.5 ) from the combustion of diesel / biodiesel blend (B5) , campaigns were conducted over the years (2011-2013 ) in urban bus station of Londrina and a parking lot to light vehicles , this places that allow sampling pollutant concentrations in real time, to recognizable sources and consequently the pollution fingerprint. For comparative tests between samplers ( denuder and cartridge) was performed to verify similarity at concentration levels for the PAH , and a study on sampling time variation and consequences high performance liquid chromatography equipped with a fluorescence detector (LC / FLD ) and high performance liquid chromatography with mass spectrometry ( LC / APCI / MS ) were used to determine the PAH and NPAHs . The use of biofuels in Brazil is encouraged and monitoring of the evolution of emissions from combustion processes is important and necessary to follow the change of air quality and the impact on the environment.
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Brugin, Priscila. "Quantificação de aminas primárias nas fases gasosa e particulada em ar ambiente impactado pela combustão de mistura diesel/biodiesel (B5)." Universidade Estadual de Londrina. Centro de Ciências Exatas. Programa de Pós-Graduação em Química, 2014. http://www.bibliotecadigital.uel.br/document/?code=vtls000196077.

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Abstract:
As aminas são substâncias básicas presentes na atmosfera que reagem com espécies ácidas formando material particulado secundário. São geradas durante os processos de combustão e podem causar impacto na saúde humana e nos ecossistemas. A utilização do biodiesel como biocombustível adicionado ao diesel vem crescendo e há a necessidade de esclarecimento sobre o impacto do seu uso no ambiente. Foram estudadas quatro aminas alifáticas primárias (metil, etil, propil e butilamina) no terminal central de ônibus urbano em Londrina, onde os veículos circulam utilizando a mistura B5. Foram realizadas amostragens nos períodos de 17 a 23 de dezembro de 2013 e 22 a 29 de janeiro de 2014. As aminas em fase gasosa e particulada (MP1,0 e MP2,5) foram coletadas utilizando denuders e ciclones, respectivamente. As aminas primarias foram determinadas por cromatografia líquida de alta eficiência acoplada a detector de arranjo de fotodiodos após a reação de derivatização com isotiocianato de fenila em meio básico. A faixa de trabalho do método analítico foi de 0,2 a 2,0 µmol L-1 com limite de quantificação 0,538; 1,736; 0,624; 0,534 µmol L-1 para a metil, etil, propil e butilamina respectivamente. Foram obtidas 65 amostras; metil, etil e butilamina foram identificadas e quantificadas, propilamina não foi detectada em nenhuma amostra. Na fase gasosa foram encontradas as seguintes médias com desvio padrão para as amostradas 86,15 ± 101,47; 101,55 ± 65,21; 223,68 ± 297,38 ng m-3 para a metil, etil e butilamina respectivamente. Para a fase particulada na fração 1,0 as médias das concentrações obtidas foram de 3,45 ± 4,40; 11.23 ± 14,05; 4,93 ± 4,61 ng m-3para a metil, etil e butilamina respectivamente. Para a fração 2,5 a concentração média foram respectivamente 2,90 ± 4,67 ng m-3 para a metilamina, 10,07 ± 7,36 ng m-3 para a etilamina e 6,77 ± 6,28 ng m-3 para a butilamina Através da correlação de Pearson observa-se a existência de 3 grupos distintos, o primeiro que caracteriza a metil, etil e butilamina na fase gasosa. O segundo grupo correlacionando metil e etilamina nas frações MP1,0 e MP2,5. E o terceiro grupo com coeficiente negativo discriminando a butilamina na fração MP1,0. Pode-se inferir que as aminas gasosas são provenientes diretamente do processo de combustão da mistura B5, metil e etilamina nas frações MP1,0 e MP2,5 podem ser resultantes de processos de conversão gás-partículas e finalmente que a butilamina por seu comportamento distingue-se dos processos de origem ou formação.
Amines are basic substances in the atmosphere that react with acidic species to form secondary particulate matter. Amines are generate during combustion processes and may affect human health and ecosystems. The use of biodiesel as a biofuel added to diesel is growing and there are no studies about the impact on the environment. Four primary aliphatic amines (methyl, ethyl, propyl and butyl amine) were studied in the central city bus station in Londrina, where vehicles are using the B5 blend. Sampling was carried out from 17 to 23 December 2013 and 22 to 29 January 2014. Amines in the gas and particulate phase (PM1,0 and PM2,5) were collected using denuders and cyclones, respectively. The determination of primary amines occurred by high efficiency liquid chromatography coupled with diode array detector after derivatization reaction with phenyl isothiocyanate in basic solutions. The working range of the analytical method was 0.2 to 2.0 µmol L-1 with a quantification limit of 0.538, 1.736, 0.624, 0.534 µmol L-1 for methyl, ethyl, propyl and butylamine respectively. 65 samples were obtained, methyl, ethyl and butyl amine were identified and quantified, propyl amine was not detected in any sample. For the gas-phase the mean concentration and standard deviation were 86.15 ± 101.47; 101.55 ± 65.21; 223.68 ± 297.38 ng m-3 for methyl, ethyl and butyl amine respectively. For the particulate fraction in the 1.0 µm mean concentrations and standard deviation obtained were 3.45 ± 4.40; 11.23 ± 14.05; 4.93 ± 4.61 ng m-3 for methyl, ethyl and butyl amine respectively. For the fraction 2.5 µm of the mean concentration and standard deviation was 2.90 ± 4.67 ng m-3 for methylamine, 10.07 ± 7.36 ng m-3 for ethylamine and 6.77 ± 6.28 ng m-3 for butylamine. By Pearson correlation shows the existence of three distinct groups, the first distinguish the methyl, ethyl and butyl amine in the gas-phase. The second group correlating methyl and ethylamine in fractions PM1.0 and PM2.5. In addition, the third group with negative coefficient discriminating butylamine in MP1.0 fraction. Can be inferred that the gaseous amines are derived directly from the combustion process of B5 blend, methyl and ethylamine in fractions PM1.0 and PM2.5 may result from conversion processes gas-to-particles and finally the butylamine distinguished by their behavior up the processes of origin or generation.
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Le, Touze Clément. "Couplage entre modèles diphasiques à « phases séparées » et à « phase dispersée » pour la simulation de l’atomisation primaire en combustion cryotechnique." Thesis, Nice, 2015. http://www.theses.fr/2015NICE4088/document.

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Abstract:
Les écoulements diphasiques jouent un rôle prépondérant dans les moteurs-fusées à ergols liquides cryogéniques, équipant par exemple les lanceurs de la famille Ariane. L'étude expérimentale de tels engins propulsifs étant complexe et onéreuse, disposer d'outils numériques à même de simuler fidèlement leur fonctionnement se révèle être un objectif aussi important qu'ambitieux. La difficulté majeure réside dans le caractère fortement multi-échelles du problème, si bien qu’aucune approche numérique existante n'est capable à elle seule de décrire parfaitement l'ensemble des échelles liquides. Partant de ce constat, les travaux présentés dans cette thèse visent à mettre en place une stratégie de couplage entre des modèles bien adaptés aux différentes topologies d'écoulement diphasique, et ce dans le cadre de la plateforme logicielle multi-physique CEDRE développée par l'ONERA. La démarche adoptée consiste précisément à coupler un modèle à interface diffuse de type ``4 équations'' pour les zones à phases séparées, et un modèle cinétique eulérien pour la phase dispersée, rendant ainsi possible la description de l’atomisation primaire. Par ailleurs, les conditions sévères qui règnent dans les moteurs cryotechniques, où de forts gradients de température, vitesse et densité sont rencontrés, mettent à l'épreuve la robustesse des méthodes numériques. Une nouvelle méthode MUSCL multipente pour maillages non structurés généraux a ainsi été développée, permettant d’améliorer la robustesse et la précision des schémas de discrétisation spatiale. L’ensemble de la stratégie de couplage est finalement appliquée à la simulation du banc Mascotte de l'ONERA pour la combustion cryotechnique
Two-phase flows play a significant role for the proper functioning of cryogenic liquid-propellant rocketengines, such as those that equip the launchers of the Ariane family. Since the experimental investigationof such propulsion devices is complex and expensive, developing numerical tools able to accuratelysimulate their functioning, is a crucial but nonetheless ambitious objective. The major difficulty is due tothe multiscale nature of the problem, as a result of which there is currently no numerical approach ableto perfectly describe all the liquid scales on its own. Based on this observation the work presented in thisthesis aims at setting up a coupling strategy between models well-adapted to each two-phase flowtopology, in the framework of the ONERA’s multiphysics CEDRE software. The approach adoptedprecisely consists in coupling a 4-equation diffuse interface model for the separated phases and aeulerian kinetic model for the dispersed phase, thus making it possible to describe primary atomization.Besides, the harsh conditions within cryogenic rocket engines, where large temperature, velocity anddensity gradients are encountered, severely challenge the robustness of numerical methods. A newmultislope MUSCL method for general unstructured meshes is thus developed in order to improve therobustness and accuracy of space discretization schemes. The whole coupling strategy is finally appliedto the numerical simulation of the ONERA’s Mascotte test bench for cryogenic combustion research
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Nascimento, Thaísa Cardoso. "Síntese, caracterização e estudo das propriedades magnéticas de CoFe(2-x)YxO4, 0≤x≤0,05, produzidas por reação de combustão." Universidade Federal de Goiás, 2013. http://repositorio.bc.ufg.br/tede/handle/tede/3192.

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Compounds of CoFe(2-x)YxO4, with 0 x 0.05, were synthesized by combustion reaction. On the synthesis we used as oxidizing reagents, iron nitrate Fe(NO3)3.9H2O, cobalt nitrate Co(NO3)2.6H2O, yttrium nitrate Y(NO3)3.6H2O and as a fuel reducer, was used urea CO(NH2)2 with 300% in excess. Post nanometric of cobalt ferrite in the spinel structure was obtained, wich formed crystalline aggregates, with crystallite average size of 20 ± 3 nm. The results of X-ray diffraction showed well defined diffraction peaks characteristic of the pure phase CoFe2O4, not showing secondary phase for all the compounds stoichiometries. The infrared spectra showed bands characteristic of the metal and the oxygen bonds in the octahedral and tetrahedral sites around 590-600 cm-1 and 400 cm-1 respectively, as well as, shifting of the same to higher frequencies, also showed bands relating to residual compounds bonds of the synthesis stage, that was eliminated during the heating to obtain the thermograms. The thermograms showed the material chemical stability and the residual compounds elimination and the crystallization of the same starting at 400°C. The micrographs achieved through transmission electron microscopy showed crystalline agglomerates and using the program Image J. was possible to make 301 counts of the particles diameters and to obtain a mean value for the sample x = ~ 1.5% of 18.58 nm, close to that obtained by the Scherrer equation, which for this sample was ~19 nm. The scanning electron microscopy via Energy Dispersive Spectrometer (EDS) was used to determine the chemical composition of the experimental material, and along with the stoichiometric calculate the values were tabulated. The data exposed in the table showed an agreement with the calculated values whit the obtained. The magnetic analysis revealed that the samples show the typical ferrimagnetism of the compound nature dependent of the Y3+ concentration.
Compostos de CoFe(2-x)YxO4, com 0 x 0,05, foram sintetizados por reação de combustão. Na síntese foram empregados como reagentes oxidantes; nitrato de ferro, Fe(NO3)3.9H2O, nitrato de cobalto Co(NO3)2.6H2O, nitrato de ítrio Y(NO3)3.6H2O e como redutor, combustível, foi usado uréia CO(NH2)2 com 300% em excesso. Pós nanométricos de ferritas de cobalto na estrutura de espinélio foram obtidos, formaram agregados cristalinos, com tamanho médio dos cristalitos de 20 ± 3 nm. Os resultados de Difração de raios X mostraram os picos de difração bem definidos característicos da fase de CoFe2O4 pura, não apresentando fase secundária para todas as estequiometrias do composto. Os espectros de infravermelho mostraram as bandas característica das ligações metal e oxigênio nos sítios tetraédricos e octaédricos em torno 590-600 cm-1 e 400 cm-1 respectivamente, bem como deslocamento das mesmas para freqüências maiores, apresentaram também bandas referente a ligações de compostos residuais da etapa de síntese eliminados durante o aquecimento para obtenção dos termogramas. Os termogramas mostraram a estabilidade química do material, a eliminação de compostos residuais e a cristalização do mesmo a partir de 400°C. As micrografias obtidas através da microscopia eletrônica de transmissão mostraram aglomerados cristalinos e através do programa Image J. foi obtido o valor médio dos diâmetros das partículas para a amostra x=1,5% de ~19±6 nm, próximo ao obtido pela equação de Scherrer, que para a referida amostra foi de ~19±3 nm. A microscopia eletrônica de varredura através do Espectrômetro de Energia Dispersiva (EDS) foi usado para determinar a composição química experimental do material e juntamente com o calculado estequiometricamente os valores foram tabelados. Os dados exposto na tabela mostraram uma concordância dos valores calculados com os obtidos. As análises magnéticas revelaram que as amostras apresentam ferrimagnetismo característico da natureza do composto dependente da concentração de Y3+.
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Ayache, Simon Victor. "Simulations of turbulent swirl combustors." Thesis, University of Cambridge, 2012. https://www.repository.cam.ac.uk/handle/1810/243609.

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Abstract:
This thesis aims at improving our knowledge on swirl combustors. The work presented here is based on Large Eddy Simulations (LES) coupled to an advanced combustion model: the Conditional Moment Closure (CMC). Numerical predictions have been systematically compared and validated with detailed experimental datasets. In order to analyze further the physics underlying the large numerical datasets, Proper Orthogonal Decomposition (POD) has also been used throughout the thesis. Various aspects of the aerodynamics of swirling flames are investigated, such as precession or vortex formation caused by flow oscillations, as well as various combustion aspects such as localized extinctions and flame lift-off. All the above affect flame stabilization in different ways and are explored through focused simulations. The first study investigates isothermal air flows behind an enclosed bluff body, with the incoming flow being pulsated. These flows have strong similarities to flows found in combustors experiencing self-excited oscillations and can therefore be considered as canonical problems. At high enough forcing frequencies, double ring vortices are shed from the air pipe exit. Various harmonics of the pulsating frequency are observed in the spectra and their relation with the vortex shedding is investigated through POD. The second study explores the structure of the Delft III piloted turbulent non-premixed flame. The simple configuration allows to analyze further key combustion aspects of combustors, with further insights provided on the dynamics of localized extinctions and re-ignition, as well as the pollutants emissions. The third study presents a comprehensive analysis of the aerodynamics of swirl flows based on the TECFLAM confined non-premixed S09c configuration. A periodic component inside the air inlet pipe and around the central bluff body is observed, for both the inert and reactive flows. POD shows that these flow oscillations are due to single and double helical vortices, similar to Precessing Vortex Cores (PVC), that develop inside the air inlet pipe and whose axes rotate around the burner. The combustion process is found to affect the swirl flow aerodynamics. Finally, the fourth study investigates the TECFLAM configuration again, but here attention is given to the flame lift-off evident in experiments and reproduced by the LES-CMC formulation. The stabilization process and the pollutants emission of the flame are investigated in detail.
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Cimatti, Federico. "Progettazione del processo fusorio per la realizzazione di cilindro per motore a combustione interna a due tempi." Bachelor's thesis, Alma Mater Studiorum - Università di Bologna, 2018. http://amslaurea.unibo.it/16429/.

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Abstract:
Progettazione di un cilindro per motori a combustione interna a due tempi, da impiegarsi come parte di ricambio per propulsori monomarcia costruiti da Piaggio s.p.a. e da Motori Minarelli s.p.a. Approfondimenti su scelta del materiale (lega di alluminio), definizione del processo fusorio, analisi FEM della colata, nonché sulla costruzione delle attrezzature necessarie alla messa in produzione.
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