Etude des phénomènes d'allumage : applications aux mélanges H2/O2

par Longting He

Thèse de doctorat en Transformation de l'énergie

Sous la direction de Paul Clavin.

Soutenue en 1991

à Aix-Marseille 1 .


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  • Résumé

    L'etude concerne les phenomenes instationnaires et monodimensionnels de la combustion des melanges gazeux d'hydrogene et d'oxygene. Les methodes utilisees sont des simulations numeriques directes avec cinetique chimique complexe et des etudes analytiques de schemas cinetiques simplifies. Les delais d'induction de l'auto-inflammation et des limites d'inflammabilite de la propagation des deflagrations planes sont d'abord determines. L'etude de la propagation utilise un code numerique pseudo instationnaire aux differences et aux elements finis avec maillage auto-adaptatif developpe a l'inria. Une extension purement instationnaire de ce code a ete realisee pour l'etude de l'allumage quasi-isobare au voisinage des limites d'inflammabilite. La taille critique d'une poche de gaz chaud susceptible d'initialiser une deflagration a ete etudiee en fonction de la richesse. Une divergence du rayon critique a ete observee du cote riche en hydrogene avant la limite d'inflammabilite. Au contraire, au voisinage de la limite d'inflammabilite du cote pauvre, la taille critique devient inferieure a l'epaisseur de flamme. L'ensemble de ces phenomenes est explique par des etudes analytiques couplant les effets d'une extinction d'origine cinetique et de la diffusion preferentielle. Dans la deuxieme partie, en reprenant une idee originale de zeldovich sur l'effet des gradients thermiques a haute temperature, un mecanisme d'initiation de detonations dans des gaz froids par des poches initiales de gaz chauds et reactifs est identifie et etudie. Un phenomene original de decrochage est mis en evidence et les conditions critiques d'allumages violents sont determinees. Les mecanismes de transports moleculaires et une cinetique complexe ont ete incorpores. La simulation numerique directe de ces divers phenomenes a ete possible grace au developpement d'une gamme de codes numeriques explicites-implicites utilisant des methodes de capture et de traitement de choc

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