Os processos de conversão de energia tendem a considerar cada vez mais restrições econômicas e ambientais, tornando-se necessário o entendimento da interação entre combustão e turbulência. Esta tese tem como objetivo o desenvolvimento de soluções numéricas para chamas difusivas de metanol e etanol, sob forma de um jato turbulento considerando a formação de NO. Como resultado, obteve-se um mecanismo reduzido de 16 passos para combustão de metanol e outro de 21 passos para etanol, mediante aplicação de análise de sensibilidade para o mecanismo detalhado de Marinov (1999). Estes mecanismos reduzidos foram empregados na simulação, e os resultados foram satisfatórios quando comparados com valores encontrados na literatura. Para determinação da geração de NO na chama, empregou-se o mecanismo de Zel’dovich. Devido a cinética de formação de NO por este mecanismo ser consideravelmente mais lenta do que a taxa de oxidação do combustível principal, foi possível tratar os dois mecanismos separadamente. Os resultados obtidos para formação de NO comparam favoravelmente com dados da literatura. / The energy conversion processes increasingly tend to consider the economical and environmental constraints, making it necessary to understand the interaction between combustion and turbulence. This thesis aims the development of numerical solutions for diffusion flames of methanol and ethanol in the form of a turbulent jet, considering the formation of NO. As a result, a reduced mechanism of 16 steps for methanol combustion and another of 21 steps for etanol combustion was obtained by applying a sensitivity analysis to the detailed mechanism of Marinov (1999). These reduced mechanisms were used in the simulation, and the results were satisfactory when compared with data found in the literature. In order to determine the NO generation in the flame, the Zel’dovich mechanism was applied. Because the NO kinetics formation by this mechanism is considerably slower than the oxidation rate of the main fuel, it was possible to treat the two mechanisms separately. The results obtained for NO formation compare favorably with literature data.

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Os processos de conversão de energia tendem a considerar cada vez mais restrições econômicas e ambientais, tornando-se necessário o entendimento da interação entre combustão e turbulência. Esta tese tem como objetivo o desenvolvimento de soluções numéricas para chamas difusivas de metanol e etanol, sob forma de um jato turbulento considerando a formação de NO. Como resultado, obteve-se um mecanismo reduzido de 16 passos para combustão de metanol e outro de 21 passos para etanol, mediante aplicação de análise de sensibilidade para o mecanismo detalhado de Marinov (1999). Estes mecanismos reduzidos foram empregados na simulação, e os resultados foram satisfatórios quando comparados com valores encontrados na literatura. Para determinação da geração de NO na chama, empregou-se o mecanismo de Zel’dovich. Devido a cinética de formação de NO por este mecanismo ser consideravelmente mais lenta do que a taxa de oxidação do combustível principal, foi possível tratar os dois mecanismos separadamente. Os resultados obtidos para formação de NO comparam favoravelmente com dados da literatura. / The energy conversion processes increasingly tend to consider the economical and environmental constraints, making it necessary to understand the interaction between combustion and turbulence. This thesis aims the development of numerical solutions for diffusion flames of methanol and ethanol in the form of a turbulent jet, considering the formation of NO. As a result, a reduced mechanism of 16 steps for methanol combustion and another of 21 steps for etanol combustion was obtained by applying a sensitivity analysis to the detailed mechanism of Marinov (1999). These reduced mechanisms were used in the simulation, and the results were satisfactory when compared with data found in the literature. In order to determine the NO generation in the flame, the Zel’dovich mechanism was applied. Because the NO kinetics formation by this mechanism is considerably slower than the oxidation rate of the main fuel, it was possible to treat the two mechanisms separately. The results obtained for NO formation compare favorably with literature data.

Os processos de conversão de energia tendem a considerar cada vez mais restrições econômicas e ambientais, tornando-se necessário o entendimento da interação entre combustão e turbulência. Esta tese tem como objetivo o desenvolvimento de soluções numéricas para chamas difusivas de metanol e etanol, sob forma de um jato turbulento considerando a formação de NO. Como resultado, obteve-se um mecanismo reduzido de 16 passos para combustão de metanol e outro de 21 passos para etanol, mediante aplicação de análise de sensibilidade para o mecanismo detalhado de Marinov (1999). Estes mecanismos reduzidos foram empregados na simulação, e os resultados foram satisfatórios quando comparados com valores encontrados na literatura. Para determinação da geração de NO na chama, empregou-se o mecanismo de Zel’dovich. Devido a cinética de formação de NO por este mecanismo ser consideravelmente mais lenta do que a taxa de oxidação do combustível principal, foi possível tratar os dois mecanismos separadamente. Os resultados obtidos para formação de NO comparam favoravelmente com dados da literatura. / The energy conversion processes increasingly tend to consider the economical and environmental constraints, making it necessary to understand the interaction between combustion and turbulence. This thesis aims the development of numerical solutions for diffusion flames of methanol and ethanol in the form of a turbulent jet, considering the formation of NO. As a result, a reduced mechanism of 16 steps for methanol combustion and another of 21 steps for etanol combustion was obtained by applying a sensitivity analysis to the detailed mechanism of Marinov (1999). These reduced mechanisms were used in the simulation, and the results were satisfactory when compared with data found in the literature. In order to determine the NO generation in the flame, the Zel’dovich mechanism was applied. Because the NO kinetics formation by this mechanism is considerably slower than the oxidation rate of the main fuel, it was possible to treat the two mechanisms separately. The results obtained for NO formation compare favorably with literature data.

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Afin de pouvoir simuler la formation des principaux polluants au sein de foyers aéronautiques réalistes, un modèle de réduction de la chimie détaillée (FPI), basé sur la construction de tables à partir de calculs de flammes de prémélange laminaires élémentaires, est adapté et couplé au code d’aérothermochimie CEDRE de l’ONERA. Après une brève validation de ce modèle via la simulation de flammes laminaires canoniques, les interactions chimie/turbulence sont modélisées sous l’hypothèse des flammelettes, en approchant les PDF des paramètres d’entrée des tables par des fonctions beta. Cette approche complète est appliquée à la simulation numérique de l’écoulement au sein d’une configuration plus appliquée : la chambre PRECCINSTA. Ce cas bien connu a permis notamment l’évaluation des capacités du modèle dans un contexte plus industriel par comparaison des résultats de calcul aux données expérimentales disponibles. Il a en particulier permis de tester l’approche FPI étendue à la modélisation de la combustion partiellement prémélangée. Par ailleurs, l’utilisation d’un modèle de chimie réduite s’avère particulièrement appropriée pour prédire l’émission de substances polluantes, par exemple CO. Cependant, lorsque l’on considère la formation de NO, FPI ne peut pas être utilisé directement du fait de la lente dynamique chimique de cette espèce.Pour pallier à cette limitation, deux approches permettant de modéliser la production de NO au sein d’écoulements complexes sont proposées, fondées sur l’utilisation des tables chimiques FPI. Les capacités de ces modèles sont finalement analysées à l’aide de calculs effectués sur la configuration PRECCINSTA. / In order to simulate major pollutant formation inside realistic aeronautical combustion chambers, a detailed chemistry reduction technique (FPI), based on the construction of databases from elementary laminar premixed flame calculations, is adapted and coupled to the ONERA household CFD code : CEDRE. After a short validation of this model based on the numerical simulation of simplified laminar flames, the chemistry turbulence interactions are modeled under the laminar flamelet hypothesis, by assuming the shape of the FPI progress variable PDFs using beta functions. This comprehensive approach is then applied to the numerical simulation of the flow inside a realistic geometry :the PRECCINSTA combustion chamber. This well-known configuration has enabled the evaluation of the model’s abilities within an industrial framework using numerical/experimental results comparisons. It has especially allowed to test an extension of the model to partially premixed combution. Furthermore, the use of a tabulated chemistry model turns out to be particularly appropriate to predict pollutant species formation such as CO. However, when considering the formation of nitrogen oxides,FPI cannot be applied directly because of the slow dynamics of the chemical processes involved. Toovercome these limitations, two approaches allowing NO production modeling within complexe flowsare proposed, derived from the use of the tabulated data. The capacities of these models are finally analysed using computations performed on the PRECCINSTA chamber.