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Simulation numérique thermique d'un four verrier couplant les modèles de bain de verre et de chambre de combustion

CETTE THESE EST CONSACREE A LA SIMULATION NUMERIQUE DE FOURS DE FIBRE DE VERRE DE RENFORCEMENT FONCTIONNANT A L'AIR ET AU GAZ NATUREL. LES ASPECTS THERMIQUES SONT PRIVILEGIES ET ASSOCIES A CEUX DECRIVANT LA CHAMBRE DE COMBUSTION. UNE ETUDE DES PHENOMENES PHYSIQUES PERMET DE DECOMPOSER LE FOUR EN 5 ZONES PRINCIPALES : BAIN DE VERRE, ZONE DES BOUILLONNEURS, TAPIS DE COMPOSITION, MOUSSE ET CHAMBRE DE COMBUSTION. L'APPROCHE NUMERIQUE PROPOSEE REPOSE SUR CETTE DECOMPOSITION ET COUPLE 4 PROGRAMMES SIMULANT CHACUN DES DOMAINES, LA ZONE DES BOUILLONNEURS ETANT PRISE EN COMPTE DANS LE BAIN DE VERRE. UN MODELE SIMULANT LA CHAMBRE DE COMBUSTION EST DEVELOPPE A PARTIR DE CELUI CONCERNANT LE BAIN DE VERRE. CETTE EXTENSION PORTE PRINCIPALEMENT SUR LA PRISE EN COMPTE DES PHENOMENES DE RAYONNEMENT DANS LES GAZ ET DE COMBUSTION TURBULENTE EN MILIEU GAZEUX DANS LE CAS DE FLAMMES NON PREMELANGEES. LA METHODE DES ORDONNEES DISCRETES EST CHOISIE POUR RESOUDRE L'EQUATION DU TRANSFERT RADIATIF. L'ETUDE DES PHENOMENES D'EMISSION ET D'ABSORPTION DANS LES GAZ CONDUIT A LA MODELISATION DES SPECTRES A L'AIDE D'UNE METHODE DE SOMME PONDEREE DE GAZ GRIS. LE BAIN DE VERRE EST QUANT A LUI REPRESENTE PAR L'APPROCHE DE ROSSELAND. LES FLUX DE DIFFUSION TURBULENTE APPARAISSANT DANS LES EQUATIONS DE TRANSPORT ETABLIES POUR LES GRANDEURS MOYENNEES SONT MODELISES SELON L'HYPOTHESE DE BOUSSINESQ. UN MODELE K- EST IMPLANTE. LA MODELISATION DE LA COMBUSTION TURBULENTE EST ASSUREE PAR UNE METHODE DE PDF PRESUMEE, LES HYPOTHESES DE CHIMIE RAPIDE ET A UNE EQUATION ETANT RETENUES. LA SIMULATION D'UNE CHAMBRE DE COMBUSTION INSTRUMENTEE EST REALISEE ET PERMET DE SITUER LES RESULTATS OBTENUS AVEC DES MESURES DES VALEURS MOYENNES DE VITESSE, TEMPERATURE, CONCENTRATIONS D'ESPECES. UN PROGRAMME PRENANT EN COMPTE L'ABSORPTION D'ENERGIE DU TAPIS DE COMPOSITION EST EGALEMENT REALISE. LE COUPLAGE DE CELUI-CI AVEC LES TROIS CODES DE BAIN DE VERRE, DE CHAMBRE DE COMBUSTION ET DE MOUSSE PERMET ENFIN LA SIMULATION D'UN FOUR INDUSTRIEL COMPLET POUR LAQUELLE NOUS PRESENTONS LES PREMIERS RESULTATS GLOBAUX.

Mots-clés libres : Four verre, four fusion, four bassin, chambre combustion, milieu semi transparent, transfert chaleur, rayonnement thermique, turbulence, modélisation, modèle mathématique, simulation numérique.

Rameau (langage normalisé) :
• Gaz -- Propriétés thermiques
  
• Modèles mathématiques
  
• Transfert radiatif
  
• Milieux semitransparents
  
• Flamme
  
• Turbulence