Modélisation des transferts radiatifs dans les flammes turbulentes par une méthode de Monte Carlo. (Monte Carlo modeling of radiative transfer in turbulent flames)

Un nouvel outil numerique, destine au calcul des transferts radiatifs dans les chambres de combustion, a ete developpe. L'equation de transfert du rayonnement est resolue de facon stochastique par trois approches differentes de la methode de Monte Carlo : une formulation classique et deux approches originales basees sur le principe de reciprocite, qui n'est pas considere seulement du point de vue geometrique, mais aussi du point de vue energetique. Afin de reduire la variance des resultats, l'absorption est calculee de facon deterministe. Les proprietes radiatives des gaz sont traitees de facon correlee par un modele CK. Des calculs de validation, en milieux diffusants ou non, ont montre que l'approche classique est plus adaptee aux milieux non optiquement epais caracterises par de forts ecarts de temperature, alors que les deux autres methodes sont plus adaptees aux milieux optiquement epais ou quasi-isothermes. Les resultats des trois approches sont obtenus simultanement avec un seul calcul. Le temps de calcul est egal a celui necessaire a l'obtention des resultats a partir d'une seule methode. La solution optimale consiste a retenir, en chaque maille, le meilleur des trois resultats. La modelisation de l'interaction rayonnement/turbulence repose sur le decoupage d'un chemin optique en une succession de structures turbulentes coherentes independantes, supposees homogenes, isothermes et de tailles egales a l'echelle de longueur integrale de la turbulence. Ce modele a ete applique a une flamme turbulente de diffusion contenant des suies. La prise en compte de l'interaction rayonnement/turbulence se traduit par une relative homogeneisation du champ de puissance radiative volumique et par une augmentation de 37% de la perte radiative totale de la flamme. La contribution des suies a cette perte est de 65%. La taille des structures turbulentes coherentes et la constante du coefficient d'absorption des suies ont une influence importante sur cette perte.