La phase d’allumage est une composante critique à prendre en compte lors de la conception et du dimensionnement d’une chambre de combustion aéronautique, en particulier lorsque de nouvelles technologies ou architectures sont envisagées dans l’objectif de réduire les émissions de polluants causées par la combustion de carburants d’origine fossile. Il est donc primordial d’atteindre une compréhension détaillée du processus complexe qu’est l’allumage dans des conditions réalistes afin d’être en mesure de choisir les meilleures géométries qui assurent un fonctionnement fiable, stable et sûr des moteurs tout au long de leur cycle de vie. Des simulations aux grandes échelles de l’allumage circulaire d’une chambre de combustion annulaire avec injection de carburant liquide sont réalisés pour trois points de fonctionnement et comparées avec les données expérimentales en termes de structure de flamme et de délai d’allumage. Une analyse détaillée des trois séquences d’allumage numériques permet d’identifier certains aspects clés de la propagation de la flamme dans le mélange froid diphasique. Enfin, les pertes thermiques aux parois sont prises en compte, dans l’objectif d’évaluer la capacité de la simulation à retrouver la forte chute de la vitesse de propagation observée expérimentalement lorsque les parois sont à température ambiante. / Ignition is one of the critical issues that arise in the design and dimensioning of aeronautic combustors, in particular when new technologies are envisioned to reduce the amount of pollutants generated by the combustion of fossil fuels. It is therefore important to achieve a detailed understanding of this complex process in realistic conditions in order to enable informed design choices leading to reliable, stable and safe operation of the engines.Large eddy simulations of the light-round with two phase injection are carried out for three operating conditions and compared to experimental data in terms of flame structure and global duration. The liquid phase is described with a mono-disperse Eulerian approach.A detailed analysis of the three numerical light-round sequences allows to identify some key aspects of the flame propagation in the two-phase mixture. Interactions between the flame, the flow field and the liquid sprays create heterogeneities in the liquid repartition and wakes on the downstream side of the swirling jets formed by the injectors, with notable effects on the motion of the leading point and on the absolute flame velocity.Finally, heat losses at the walls are accounted for during the light-round in order to assess the simulation's ability to retrieve the marked slowdown of the flame propagation observed experimentally when the quartz walls are at ambient temperature.

Les turbines à gaz doivent satisfaire des normes d'émission polluantes toujours en baisse. La formation de polluants est directement liée à la qualité du mélange d'air et de carburant en amont du front de flamme. Ainsi, leur réduction implique une meilleure prédiction de la formation du spray et de son interaction avec l'écoulement gazeux. La Simulation aux Grandes Échelles (SGE) semble un outil numérique approprié pour étudier ces mécanismes. Le but de cette thèse est de développer des modèles phénoménologiques décrivant la phase liquide notamment le film et son atomisation en bout de lèvre d'injecteur, dans un contexte SGE. Ces modèles sont validés ou calibrés sur l'expérience académique réalisée par l'Institut für Thermische Strömungsmaschinen (ITS) de l'université technologique de Karlsruhe (KIT), et appliqués dans une configuration réelle de moteur d'hélicoptère. Dans un premier temps, le film liquide mince est décrit par une approche Lagrangienne. Les particules de film représentent un volume élémentaire de liquide adhérent à la paroi. L'équation du mouvement est donnée par l'intégration des équations de Saint-Venant sur l'épaisseur du film. La dynamique du film est donnée par le gradient de pression longitudinal, le cisaillement interfacial du gaz et la gravité. Dans un second temps, l'atomisation du film est caractérisée par la distribution de taille de gouttes du spray généré. Celle-ci est décrite par une distribution de Rosin-Rammler dont les coefficients sont paramétrés par la vitesse du gaz, la tension superficielle du liquide et l'épaisseur de la lèvre de l'injecteur. Les constantes de ce modèle, baptisé PAMELA, sont calibrées sur l'expérience du KIT-ITS. La simulation de l'expérience KIT-ITS permet de valider le modèle de film, de vérifier la robustesse du modèle PAMELA, et de comparer qualitativement l'angle du spray généré. L'application de ces modèles dans une configuration réelle partiellement instrumentée permet de valider PAMELA sans modification de ses constantes, et d'étudier leur impact sur la structure de flamme, comparé aux méthodes traditionnelles d'injection liquide. / Aeronautical gas turbines need to satisfy growingly stringent demands on pollutant emission. Pollutant emissions are directly related to the quality of fuel air mixing prior to combustion. Therefore, their reduction relies on a more accurate prediction of spray formation and interaction of the spray with the gaseous turbulent flow field. Large-Eddy Simulation (LES) seems an adequate numerical tool to predict these mechanisms. The objectives of this thesis is to develop phenomenological models describing the liquid phase, in particular the film and its atomization at the injector atomizing lips, in the context of LES. These models are validated or calibrated on the academic experiment performed at Institut für Thermische Strömungsmaschinen (ITS) from the Karlsruhe Institute of Technology (KIT), and applied to a helicopter engine real configuration. In a first step, the thin liquid film is described by a Lagangian approach. Film particles represent an elementary volume of liquid at the wall surface. The equation of motion is given by integrating the Saint-Venant equations over the film thickness. The film dynamics derives from the pressure gradient, the interfacial shear and gravity. In a second step, the film breakup is characterized by the drop size distribution of the spray. The former one is described by a Rosin-Rammler distribution, whose coefficients depend on the gas velocity, the liquid surface tension and the atomizing edge thickness of the injector. The model, labelled PAMELA, is calibrated from the KIT-ITS experiment. The simulation of the KIT-ITS experiment allows to validate the film model, to check PAMELA robustness, and to compare qualitatively the spray angle. The application of these models in a real configuration allows to check PAMELA robustness without constants modification, and to study their impact on the flame structure, in comparison with usual methods of liquid injection.