Etude de l'interaction de la propagation d'une flamme premelangee avec le champ aerodynamique, par association de la tomographie laser et de la velocimetrie par images de particules

par Bertrand Lecordier

Thèse de doctorat en Sciences appliquées

Sous la direction de Michel Trinité.

Soutenue en 1997

à Rouen .


  • Résumé

    Ce travail experimental a pour but de caracteriser les interactions entre la propagation d'une flamme premelangee propane-air avec un champ aerodynamique. Cette etude a ete menee dans une chambre de combustion destinee a reproduire d'une facon simplifiee les conditions aerodynamiques rencontrees dans un moteur a allumage commande. Les flammes sont allumees par une etincelle au centre de la chambre dans une turbulence en regime de decroissance. La premiere partie de ce travail a ete consacree au developpement de la tomographie rapide et de la velocimetrie par images de particules. L'association de ces deux diagnostics offre un acces simultane a l'evolution temporelle de la position des zones de reaction et des champs aerodynamiques dans les gaz frais au cours de la propagation des flammes. Une amelioration des mesures de vitesse a ete developpee en introduisant une approche originale de traitement des images de particules. Des validations de cette approche ont ete realisees a partir d'image de particules synthetiques. L'analyse et l'interpretation des resultats experimentaux obtenus dans la chambre de combustion constituent la seconde partie de ce travail. Les proprietes aerodynamiques de l'ecoulement a froid ont ete caracterisees a partir de champs de vitesse instantanes mesures a differents instants dans la decroissance de la turbulence. Le filtrage spatial des champs de vitesse a mis en evidence la difficulte de definir les proprietes de la turbulence dans les ecoulements fortement instationnaires et le role preponderant joue par les grosses structures de l'ecoulement dans les phenomenes de dispersion cyclique des mesures de l'energie de la turbulence. Dans la meme chambre, une etude des flammes spheriques laminaires a permis de mesurer l'influence de l'etirement des zones de reaction sur les vitesses de combustion laminaire et d'en deduire des parametres caracteristiques de ces interactions comme par exemple les longueurs de markstein. Des mesures quantitatives des grandeurs caracteristiques des interactions entre la chimie et l'aerodynamique ont ete obtenues pour la propagation de flammes turbulentes. Une analyse detaillee des proprietes geometriques des zones de reaction comme la courbure et le plissement et de leur evolution au cours de la propagation ont montre la persistance de larges structures sur les fronts de flamme. Enfin, des developpements et des analyses specifiques de la velocimetrie par images de particules pour l'etude des flammes ont ete proposes afin d'ameliorer notre comprehension de l'influence de la propagation sur le champ aerodynamique devant la flamme.

  • Titre traduit

    Study of interactions between a non-stationary premixed flame and a flow field by using laser sheet tomography and particle image velocimetry


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Informations

  • Détails : 1 vol. (392 p.)
  • Annexes : Bibliogr. 182 Références.

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  • Bibliothèque : Université de Rouen. Service commun de la documentation. Section sciences site Madrillet.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 97/ROUE/S060
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