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Etude expérimentale de l'interaction flamme-paroi : application au moteur à allumage commandé
| Auteur / Autrice : | Fabrice Foucher |
| Direction : | Michel Mudry |
| Type : | Thèse de doctorat |
| Discipline(s) : | Énergétique |
| Date : | Soutenance en 2002 |
| Etablissement(s) : | Orléans |
Mots clés
Mots clés contrôlés
Résumé
La législation concernant les émissions polluantes des moteurs d'automobile devenant de plus en plus draconienne, et dans un soucis de diminuer les rejets de gaz à effets de serres, les constructeurs automobiles se sont engagés à diminuer la consommation et les émissions polluantes des véhicules. Pour réussir ce challenge, une compréhension parfaite de la combustion est nécessaire pour permettre notamment d'améliorer les modèles numériques nécessaire à la conception de moteur respectant les prochaines normes antipollution. Malgré de très nombreuses recherches concernant les différentes phases de la combustion moteur, certaines d'entre elles sont encore très mal connues. L'interaction des flammes de prémélange avec les parois de la chambre de combustion fait partie. Nous proposons dans ce travail d'améliorer les connaissances générales de la combustion des moteurs à allumage commandé et plus particulièrement du phénomène d'interaction flamme paroi. Pour cela, deux dispositifs expérimentaux ont été mis en œuvre : - Le premier permet l'étude de l'interaction d'une flamme laminaire de prémélange avec une paroi dans une enceinte maintenue à pression constante. La PIV (Particle Imaging Velocimetry) rapide a été mise en place afin de suivre temporellement la propagation de la flamme contre une paroi froide. Les vitesses locales aux fronts et les étirements de flammes ont ainsi pu être déterminés. Il a été montré que le comportement de la flamme évoluait significativement lorsque le front de flamme était distant de 4 à 5 mm de la paroi. - Le deuxième dispositif expérimental est un moteur à accès optiques. L'aérodynamique pariétale de ce dernier a été caractérisée à l'aide de la PIV (Particule Image Velocimetry) basse fréquence. La Fluorescence induite par tomographie laser a été utilisée pour étudier les flammes de prémélange interagissant avec le piston. L'analyse des images tomographiques a permis de déterminer le taux de réaction moyen à partir de l'analyse de la densité de surface de flamme puis de l'analyse fractale. Un effort particulier a été apporté pour ne pas intégrer à ces analyses les fluctuations cycle à cycle de la combustion. Finalement, une évolution du taux de réaction moyen en fonction de la distance flamme piston a été déterminée.