Une méthode semi-implicite pour l'intégration de la chimie à taux fini dans les simulations numériques de combustion : Application aux flux hautement compressibles

Points forts de la recherche (Obligatoire) • Une version améliorée du schéma semi-implicite ODEPIM est proposée (ODEPIM ⋆ ) • ODEPIM ⋆ englobe les flux compressibles • ODEPIM ⋆ atteint des facteurs de vitesse d'environ 20 Les simulations de combustion avec cinétique chimique détaillée sont exigeantes en termes de calcul en raison de la rigidité des équations impliquées. Alors que les méthodes d'intégration explicites sont limitées par des contraintes de stabilité nécessitant des pas de temps très petits, les approches semi-implicites offrent des alternatives plus efficaces. Une version améliorée du schéma semi-implicite ODEPIM, ODEPIM ⋆ , est proposée et validée pour des flux compressibles. Elle adapte dynamiquement le sous-pas de temps chimique basé sur les espèces limitantes localement et utilise les taux de production/consommation pour garantir la stabilité. La méthode simplifie également l'intégration de la température. ODEPIM ⋆ atteint jusqu'à 20 × d'accélération dans des cas de combustion de kérosène par rapport aux solveurs explicites, sans sacrifier la précision. Son efficacité est démontrée davantage dans une simulation réaliste de scramjet basée sur une cavité avec injection transversale d'hydrogène, où elle capture avec précision les mécanismes clés de stabilisation de la flamme. Les résultats correspondent étroitement à la fois aux simulations explicites et aux données expérimentales, confirmant la fiabilité et l'efficacité de la méthode pour l'intégration de la cinétique chimique détaillée.