Elaboration de mécanismes réduits pour la combustion du méthane/air et propane/air

Abstract

Le mécanisme des réactions chimiques détaillé dans la combustion est assez compliqué particulièrement quand la formation de polluants tel que NOx est considérée, d’où la nécessité de réduire la taille du mécanisme. Dans ce travail, deux méthodes sont mises en application La technique d’analyse des composantes principales (PCA), basée sur élimination des réactions non importantes, est utilisée pour établir deux mécanismes réduits de la combustion de méthane. Le premier mécanisme à 161 réactions irréversibles a été obtenu en utilisant la méthode PCAS. Le deuxième mécanisme a été construit après identification des espèces, qui sont nécessaires à la description des changements de concentration des espèces importantes, en se basant sur les modèles réduits. La méthode de PCAF a été utilisée, en considérant seulement les espèces importantes et nécessaires. Elle a conduit à un mécanisme réduit à 145 réactions (élimination des réactions redondantes). La comparaison entre les résultats du modèle complet et ceux des mécanismes réduits établies en se basant sur l’analyse de sensibilité, montre une bonne concordance. Ces deux mécanismes obtenus représentent correctement le processus de combustion du méthane. Dans la deuxième étape, la méthode CSP (Computational Singular Perturbation) est adoptée pour la construction des mécanismes réduits globales l’algorithme S-STEP, basé sur la méthode de CSP, a été utilisé pour la réduction des mécanismes détaillées de la combustion du méthane et du propane. Cet algorithme exige comme entrée le mécanisme cinétique détaillé, une solution numérique de référence du problème étudié et le nombre désiré d’étapes globales dans le mécanisme réduit. Deux mécanismes réduits à sept et à dix étapes sont construits pour la combustion du méthane, tandis qu’un autre mécanisme réduit à 14 étapes pour la combustion du propane est proposé. Les résultats numériques obtenus, pour différentes et pressions, sur la base des mécanismes réduits sont comparées avec ceux obtenus par les mécanismes détaillés. Les mécanismes développés produisent, avec précision, des résultats similaires en comparaison avec les résultats obtenus par les mécanismes réduits, de cette étude, donnent une bonne approximation qualitative et quantitative des systèmes de réactions originales.