Etude expérimentale de la propagation de flammes en expansion dans un milieu à richesse stratifiée

par Erwann Samson

Thèse de doctorat en Sciences. Énergie

Sous la direction de Abdelkrim Boukhalfa.

Soutenue en 2002

à l'INSA de Rouen .

  • Titre traduit

    Experimental study of the propagation of expanding flames in mixtures with stratified equivalence ratio


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  • Résumé

    La propagation de flammes en expansion dans un prémélange propane-air est étudiée pour des mélanges présentant des répartitions hétérogènes de combustible. Dans une première partie, une flamme laminaire est allumée dans une stratification symétrique de combustible. Pendant la propagation de la flamme, des enregistrements tomographiques sont effectués pour différents temps de propagation et différentes répartitions initiales de combustible. Dès le début de la propagation, la flamme dans son ensemble est influencée par la stratification. La courbure moyenne peut être déduite du comportement de la flamme homogène dans des conditions stoechiométriques à travers une loi linéaire ; cette loi dépend de l'amplitude initiale de la fraction de mélange Z et du temps de propagation. Des mesures simultanées de vitesse absolue de déplacement et d'émission de radicaux OH* et CH*, combinées avec des mesures de Z par P. L. I. F. Montrent la faible contribution du terme -2D/Z n. Grad(Z) présent dans la définition de la vitesse de déplacement du front de flamme. On montre que "l'effet mémoire" de la stratification est principalement dû au réservoir de radicaux et de température induit, à l'inertie de l'allumage et à l'expansion thermique liée aux zones brûlant à la stoechiométrie. Dans une seconde partie, pour une turbulence de grille donnée, une comparaison entre des flammes de prémélanges homogènes et hétérogènes est réalisée, et ce, pour différentes fractions de mélanges moyennes et niveaux de fluctuations. L'étude géométrique des flammes montre l'importance du niveau d'hétérogénéités sur la propagation pour les différentes conditions. Dans les premiers temps de propagation, les fluctuations de fraction de mélange n'affectent pas la taille de la flamme, pour des conditions moyennes stoechiométriques. Dans les instants suivants, un niveau optimum d'hétérogénéités peut être déterminé, sous forme d'un couple (Z, Z'), pour lequel la propagation de la flamme est équivalente aux flammes homogènes ayant une fraction de mélange moyenne supérieure. Ce soutien est dû au réservoir chimique et thermique induit, permettant d'obtenir une combustion dans un milieu en dessous des limites classiques d'inflammabilité.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (235 f.)
  • Annexes : Bibliogr. 103 réf.

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  • Bibliothèque : Institut national des sciences appliquées (Rouen Normandie).
  • Disponible pour le PEB
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