Développement d'une méthode optique en vue de l'étude des phénomènes thermiques dans les écoulements chauds et les milieux en combustion

par Lothar Kerschgens

Thèse de doctorat en Sciences. Thermique énergétique

Sous la direction de Albert Tailland et de Maurice Brun.

Soutenue en 1994

à l'Ecully, Ecole centrale de Lyon .


  • Résumé

    Une technique optique est développée dans laquelle les informations sur les seules grandeurs scalaires sont extraites à partir des seules fluctuations de direction d'un rayon laser unique mesurées par une sonde de position après sa traversée du milieu étudier : jet plan chauffé, chambre de combustion, moteurs à allumage commandé et Diesel. Les déviations sont provoquées par les variations du gradient de température en tout point interieur. En jet plan chaud, les fluctuations de température mesurées par le fil froid recoupent celles déduites du modèle optique, mettent en évidence la linéarite de la réponse du systême ainsi que la possibilité, par variation du diamètre du rayon laser, d'une analyse spectrale du signal aléatoire délivré. En chambre de combustion les signaux bruts, leurs moyennes et écarts types d'ensemble et les taux de turbulence sont representés en fonction de l'excès d'air X, lors de combustions en milieu au repos puis avec turbulence cinématique préalable. Les taux passent par un maximum pour X voisin de 1. Le front de flamme evolue d'une structure géometrique et thermique uniforme vers une structure turbulente. En moteur à essence, résultats analogues, le front étant maintenant toujours très irrégulier. Les durés de combustion mesurés recoupent bien celles déuites du modèe de Vibe dans le cas d'une seule bougie. La combustion est plus rapide avec 2 bougies. La vitesse moyenne du front de flamme, déduite des signaux, est en bon accord avec la littérature. En Diesel les écarts-types passent aussi par un maximum en fonction de la quantité Q injectée et les durées de paliers, associés à une combustion diphasique, varient linéairement avec l'excès d'air


  • Résumé

    An optical method has been developed for extracting information on scalar quantities only from the deflections of a single laser beam. The deflections have been measured after traversing a hot plan jet, a combustion chamber, a reciprocting and a Diesel engine by means of a position sensible detector. The deflections are created by variations of the temperature gradient inside the control volume. Raw signals, mean and RMS of the deflections are functions of the Air/Fuel ratio X in the combustion. The combustion in the chamber can be detected as a laminar or a turbulent one. As well the structure of the flame front can be described by the deflection of the beam. In the spark ignition engine the burning time of the mixture is a function of X. The results with one and two spark plugs are in good agreement with the literature. It can be shown that the maximum of the RMS fluctuation occurs at the same X as the maximum of the NO concentration. The time-temperature distribution versus crank angle, over a cycle duration, may be computed from the vertical mean deflection of the outcoming laser beam. In the Diesel engine the signals show a special part, which can be interpreted as a diphasic combustion

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Informations

  • Détails : 1 vol. ((220 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : 97 réf

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  • Bibliothèque : Ecole centrale de Lyon. Bibliothèque Michel Serres.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : T1593
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