Etude spectrométrique du rayonnement infrarouge des suies dans les flammes de diffusion laminaires

par Riad Bourayou

Thèse de doctorat en Énergétique et thermique

Sous la direction de Jean-François Sacadura.

Soutenue en 2002

à l'INSA, Villeurbanne .


  • Résumé

    Ce travail consiste en l'application de la spectrométrie infrarouge à transformée de Fourier à des flammes de diffusion laminaires axisymétriques chargées de suie. Des mesures d'émission et de transmission, résolues spatialement, sont réalisées. L'étude bibliographique proposée décrit les connaissances actuelles sur la formation des suies dans des conditions similaires à celles des flammes produites dans le cadre de cette étude. Les méthodes de diagnostic des milieux en combustion sont abordées et l'accent est mis sur les mesures optiques. Un dispositif expérimental de spectrométrie d'émission a été conçu et évalué afin de mesurer localement le flux partant imputable aux suies contenues dans des flammes laminaires axisymétriques de diffusion de propane et d'éthylène. Cette technique quantitative est appliquée à cinq flammes et l'erreur de mesure due au dispositif est évaluée à environ 5 pour-cents. Grâce à des méthodes d'analyse supplémentaires, les résultats obtenus sont commentés et comparés. Le montage expérimental est ensuite transformé afin de permettre des acquisitions de spectrométrie d'extinction résolue en espace. Ces mesures, prises sur une flamme de diffusion d'éthylène, permettent l'identification du coefficient d'extinction local par le biais d'une méthode tomographique. L'hypothèse de diffusion de Rayleigh permet de plus l'obtention de la fraction volumique locale de suie.

  • Titre traduit

    = Spectrometric investigation of soot interfraded radiation in laminar diffusion flames


  • Résumé

    This research work consists of the application of Fourier transform infrared spectrometry to sootladen, laminar, axisymmetric diffusion flames. Spatially resolved emission and transmission measurements were performed. The bibliography we propose gives an insight of the contemporary knowledge about soot formation, in conditions similar to the flames we produce in this study. Diagnostic techniques applied to combusting media are also briefly described, and we emphasise the description of the optical techniques. An emission spectrometry experimental set-up is designed in order to perform the outgoing flux attributable to soot particles contained in propane and ethylene diffusion flames. The performance of the system are evaluated and the intrinsic measurement uncertainty is slightly above 5%. This quantitative technique is applied to five flames, and the results are further compared and discussed using additional analysis devices. The set-up is finally extended in order to allow spatially resolved extinction spectrometry. These measurements, taken on an ethylene flame, allow the local extinction coefficient to be identified by means of a tomography algorithm. The Rayleigh scattering approximation can be applied to yield the local soot volumic fraction.

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Informations

  • Détails : 224 p.
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. p.211-224

Où se trouve cette thèse ?

  • Bibliothèque : Institut national des sciences appliquées (Villeurbanne, Rhône). Service Commun de la Documentation Doc'INSA.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : C.83(2625)
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