Etude expérimentale de l'influence de la géométrie de stabilisateur sur le développement d'une flamme non prémélangée

par Huũ Tuyên Nguyêñ

Thèse de doctorat en Sciences appliquées. Thermique et énergétique

Sous la direction de Dany Escudié.


  • Résumé

    L'objectif de ce travail est de faire ressortir l'influence de l'aérodynamique du sillage d'un obstacle sur les mécanismes de stabilisation de la flamme non prémélangée. Cette aérodynamique est régie non seulement par la dynamique des écoulements mais aussi et surtout par la géométrie de l'accroche-flamme. Elle a été étudiée sur une configuration expérimentale non confinée de deux écoulements (combustible et air) séparés, concentriques, et dans le cas de deux stabilisateurs simplifiés (disque et tulipe). Des visualisations directes ont été réalisées et complétées par des mesures quantitatives des champs de vitesses en écoulements isotherme et réactif grâce à un système d'Anémométrie Doppler Laser à deux composantes. Les champs thermiques ont été obtenus au moyen d'un couple thermoélectrique à fil fin. Une caractérisation fine de la zone de recirculation a permis de mettre en évidence plusieurs phénomènes importants: (i) Le disque, provoquant une divergence importante dans l'écoulement annulaire, engendre une zone de recirculation plus longue, plus large et plus intense que celle observée dans le cas de la tulipe et pour laquelle l'effet du développement de couches limites est prépondérant, (ii) La compétition en terme de débit de quantité de mouvement "jet central/écoulement de retour" permet de distinguer le régime "jet dominant" de celui "écoulement dominant", (iii) En écoulement réactif, c'est la diminution de la masse volumique dans l'environnement proche du jet central qui facilite sa pénétration, (iv) L'effet de la forme du stabilisateur s'évalue en écoulement réactif de façon comparable au cas isotherme: l'aérodynamique de l'écoulement de retour engendré par le disque est plus perturbatrice que celle créée par la tulipe. L'analyse du développement et de la structure de la flamme a mis en évidence trois régimes de stabilisation principaux (développement, anneau, renfermement), deux régimes de transition et un domaine d'extinction. En complément de cette analyse, l'étude plus approfondie du régime "flamme avec anneau" a fait ressortir que l'anneau est une flamme triple obtenue à l'interface de deux écoulements: un prémélange de combustible, d'air et de produits de combustion et un écoulement d'air.

  • Titre traduit

    Experimental study on the influence of stabiliser geometry on the development of a non premixed flame


  • Pas de résumé disponible.


  • Résumé

    The objective of this work was to point out the influence of the aerodynamic behind a bluff-body on the mechanisms of stabilisation of a non premixed flame. This aerodynamic behaviour is controlled not only by the dynamics of the flows but also, and particularly, by the geometry of the stabiliser. This analysis has been developed on a non-confined experimental set-up consisting of two separated and concentric flows (fuel and air), and for two stabilisers, disk and tulip shape burners. Direct visualisations were performed and were completed with velocity field measurements for cold and reacting flows by means of a two-component laser Doppler Anemometer. Temperature fields were also obtained by using a thermocouple. The characterisation of the recirculation zone allowed to bring to light several interesting phenomena: (i) The disk burner induces an important deviation of the annular flow and creates a larger, wider and more intense recirculation zone than the one observed with the tulip burner, for whiçh the effect of the boundary-layer development is predominant, (ii) The competition between the central jet and the recirculating flow, in terms of momentum flux, allows to differentiate the "dominant jet regime" from the "dominant flow regime", (iii) For the reacting flow, the decrease of the density in the zone surrounding the central jet facilitates its penetration, (iv) The effect of the burner shape for the reacting flow can be evaluated in a similar way as for the cold flow: the aerodynamic of the recirculating flow due to the disk enhances stronger perturbations than those generated by the tulip. The analysis of the development of the flame and of its structure has emphasised three main stabilisation regimes (development, ring flame, recirculating flame), two transition regimes and a domain of extinction. To complete this analysis, a study of the "ring flame" regime has been developed. It pointed out that the ring is a triple flame formed at the interface of two flows: a premixed fuel-air-combustion products flow and an air flow.

Consulter en bibliothèque

La version de soutenance existe sous forme papier

Informations

  • Détails : 1 vol. (273 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : 163 réf.

Où se trouve cette thèse ?

  • Bibliothèque : Ecole centrale de Lyon. Bibliothèque Michel Serres.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : T1788
  • Bibliothèque : Ecole centrale de Lyon. Bibliothèque Michel Serres.
  • Non disponible pour le PEB
  • Cote : T1788 mag
Voir dans le Sudoc, catalogue collectif des bibliothèques de l'enseignement supérieur et de la recherche.