Etude de l'interaction de la propagation d'une flamme prémélangée avec le champ aérodynamique, par association de la tomographie laser et de la vélocimétrie 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 expérimental a pour but de caractériser les interactions entre la propagation d'une flamme prémélangée propane-air avec un champ aérodynamique. Cette étude a été menée dans une chambre de combustion destinée à reproduire d'une façon simplifiée les conditions aérodynamiques rencontrées dans un moteur à allumage commandé. Les flammes sont allumées par une étincelle au centre de la chambre dans une turbulence en régime de décroissance. La première partie de ce travail a été consacrée au développement de la tomographie rapide et de la vélocimétrie par images de particules. L'association de ces deux diagnostics offre un accès simultané à l'évolution temporelle de la position des zones de réaction et des champs aérodynamiques dans les gaz frais au cours de la propagation des flammes. Une amélioration des mesures de vitesse a été développée en introduisant une approche originale de traitement des images de particules. Des validations de cette approche ont été réalisées à partir d'image de particules synthétiques. L'analyse et l'interprétation des résultats expérimentaux obtenus dans la chambre de combustion constituent la seconde partie de ce travail. Les propriétés aérodynamiques de l'écoulement à froid ont été caractérisées à partir de champs de vitesse instantanés mesurés à différents instants dans la décroissance de la turbulence. Le filtrage spatial des champs de vitesse a mis en évidence la difficulté de définir les propriétés de la turbulence dans les écoulements fortement instationnaires et le rôle prépondérant joué par les grosses structures de l'écoulement dans les phénomènes de dispersion cyclique des mesures de l'énergie de la turbulence. Dans la même chambre, une étude des flammes sphériques laminaires a permis de mesurer l'influence de l'étirement des zones de réaction sur les vitesses de combustion laminaire et d'en déduire des paramètres caractéristiques de ces interactions comme par exemple les longueurs de Markstein. Des mesures quantitatives des grandeurs caractéristiques des interactions entre la chimie et l'aérodynamique ont été obtenues pour la propagation de flammes turbulentes. Une analyse détaillée des propriétés géométriques des zones de réaction comme la courbure et le plissement et de leur évolution au cours de la propagation ont montré la persistance de larges structures sur les fronts de flamme. Enfin, des développements et des analyses spécifiques de la vélocimétrie par images de particules pour l'étude des flammes ont été proposés afin d'améliorer notre compréhension de l'influence de la propagation sur le champ aérodynamique 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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  • Détails : 1 vol. (392 p.)
  • Annexes : Bibliogr. 182 Références.

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