Recherche Avancée

Thèse soutenue

Caractérisation de l'extrémité d'une flamme de diffusion. Analyse asymptotique et simulation directe de la combustion partiellement prémélangée

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Auteur / Autrice : Joan Boulanger
Direction : Luc Vervisch
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Sciences pour l'ingénieur. Énergétique
Date : Soutenance en 2002
Etablissement(s) : Rouen, INSA
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de Mécanique des Fluides Numériques (Saint-Etienne-du-Rouvray, Seine-Maritime)

Résumé

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Ces travaux sont dévolus à l'étude des fronts de combustion partiellement prémélangés. Ils font appel à des oitils théoriques (analyse asymptotique dans le cadre des grandes énergies d'activation) et numériques (Simulation Numérique Directe) dédiés aux flammes. La mise sur pied de cette démarche a nécessité la revisite des théories plus classiques sur les flammes de prémélange et de diffusion. La résolution de la déflagration de prémélange est proposée dans un formalisme utilisant les paramètres de contrôle d'une flamme de diffusion. Cette fédération de la modélisation chimique améliore la prédiction de la réponse de la vitesse pour différentes richesses. Par ailleurs, l'évolution de la vitesse de la flamme de prémélange lorsque les gaz frais sont contaminés par des recirculations de produits de combustion est également prédite. L'étude des mécanismes d'extinction des flammes de diffusion dégage des résultats intermédiaires pour la suite des travaux tout en proposant un calibrage des grandeurs thermodynamiques permettant de traiter l'extinction en s'affranchissant des hypothèses qui contraignent jusqu'à lors ce type d'analyse. Trois volets ont été ensuite ouverts et constituent la partie centrale du mémoire : Dans un premier temps, la prévision de l'évolution du nombre de Damköhler d'extinction à l'extrémité d'une flamme de diffusion, impliquant les flux de chaleur additionnels dans la direction ouverte vers l'amont, permet d'établir un critère fiable pour la caractérisation de la stabilisation d'un front partiellement prémélangé. Le second point permet de tester cette dernière théorie sur les flammes de diffusion décrochées sur un brûleur rond en Simulation Numérique Directe. La plus grande partie de cette deuxième articulation est par ailleurs allouée à la compréhension du mécanisme de couplage de la flamme sur l'écoulement via le dégagement de chaleur, qui accentue la robustesse au décrochage et à l'extinction. Le dernier point étudie le front partiellement prémélangé selon une approche propagative. La prévision analytique de la déflagration en fonction du niveau de mélange permet de fédérer les propriétés des flammes triples et des edge-flames.