Influence de la turbulence homogene et isotrope sur la vaporisation et la combustion de gouttes de combustibles liquides

par MADJID BIROUK

Thèse de doctorat en Sciences appliquées

Sous la direction de I. GOKALP.

Soutenue en 1996

à Orléans .

    mots clés mots clés


  • Résumé

    Le travail presente dans ce memoire porte sur l'identification et la caracterisation des effets de la turbulence sur la vaporisation et la combustion de gouttes de combustibles liquides dans des conditions normales de pression et de temperature. L'objectif global de l'etude est de fournir un modele physique global pour rendre compte de ces effets. En effet, dans la combustion des brouillards, la gazeification des gouttes, par la vaporisation pure ou la combustion des gouttes individuelles ou en groupe, controle les taux de formation du melange reactif et son degre d'homogeneite, la stabilite de la flamme, ses caracteristiques geometriques et aussi la nature et la quantite des polluants emis. Cette etude a donc pour objectif de clarifier les mecanismes d'interaction entre la vaporisation et la combustion d'une goutte avec un ecoulement turbulent. Dans ce but, nous avons isole l'influence de la turbulence sur la gazeification des gouttes, en developpant un dispositif experimental qui genere une turbulence homogene et isotrope sans ecoulement moyen. Par ailleurs, pour eliminer les effets d'interaction, des gouttes isolees monocomposees ou bicomposees de cinq n-alcanes ont ete etudiees. La technique de la mesure automatique de la surface projetee de la goutte suspendue a l'aide d'une camera et d'une chaine de digitalisation et de traitement d'images a ete utilisee. La caracterisation complete du champ turbulent a ete realisee par l'utilisation de l'anemometrie laser doppler en un et deux points de mesures de vitesse. L'homogeneite et l'isotropie du champ turbulent ont ete confirmees et les echelles de turbulence temporelles et spatiales ont ete determinees. L'etude de l'influence de la turbulence sur la vaporisation de gouttes monocomposees a montre que la loi classique en d#2 est verifiee et les taux moyens de vaporisation, pour les cinq combustibles etudies ici, augmentent avec l'energie cinetique turbulente. L'effet global de la turbulence homogene et isotrope sur le processus de vaporisation des gouttes a ete explique a l'aide d'un modele phenomenologique. Ce dernier a permis de proposer une correlation unique pour tous les combustibles etudies. Pour les gouttes bicomposees, le processus de vaporisation est sequentiel pour tous les melanges etudies. La variation des taux moyens de vaporisation correspondant a la premiere et la derniere sequence en fonction du niveau de la turbulence verifie exactement la correlation proposee pour les gouttes monocomposees. L'etude de la combustion d'une goutte isolee dans ces conditions de turbulence a montre que la flamme enveloppe la goutte et son extinction se produit a des vitesses turbulentes de l'ordre de grandeur de la vitesse de propagation de la flamme laminaire des hydrocarbures etudies


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  • Détails : 200 P.
  • Annexes : 200 REF.

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