Etude cinétique de l'inflammation de mélanges à base d'heptane dans une onde de choc, en vue d'applications à la propulsion par onde de détonation

par Bruno Imbert

Thèse de doctorat en Cinétique chimique

Sous la direction de Claude-Etienne Paillard.

Soutenue en 2004

à Orléans .


  • Résumé

    Cette thèse s'inscrit dans le projet de mise au point de moteurs à ondes de détonation pulsées (PDE). Ce travail comprend l'étude cinétique de l'inflammation dans une onde de choc faible (OCF), et celle de la détonation de mélanges gazeux à base d'heptane, carburant modèle envisagé pour ce type d'application. L'étude cinétique a permis de valider un mécanisme d'oxydation de l'heptane dans un domaine proche des conditions théoriques ZND de la détonation des systèmes dilués C7H16/O2, envisageables dans les PDE. Une corrélation entre de��lai d'auto-inflammation, concentrations des réactifs, pression et température derrière le front de choc est proposée. Elle permet d'évaluer les délais à mieux que 25% dans un domaine de température étendu (1300 à 1600 K). Une méthode originale de traitement des signaux d'émission est utilisée afin de mesurer des délais ultracourts (1 à 30µs). Le mécanisme cinétique détaillé est réduit à l'aide d'une méthode mathématique. La sensibilité à la détonation des mélanges C7H16 / O2 / Ar a été étudiée dans des conditions variées de richesse Ø appartenant à [0,4 ; 2,5]), de taux de dilution XAr appartenant à [0 ; 70 %], de pression initiale P1 appartenant à [200 Pa ; 14 kPa] à température initiale ambiante. La promotion de la Transition Déflagration Détonation (TDD) derrière une OCF est envisagée soit par ajout d'additifs : le nitrométhane (effet peu concluant) et le peroxyde d'hydrogène (effet probant), soit par injection de radicaux juste avant le passage de l'onde (procédé original). En vue d'étudier la possibilité d'obtenir une détonation dans un mélange où le carburant serait directement introduit à l'état de spray, un atomiseur injectant un électrospray monodisperse de gouttes de tailles ajustables est décrit dans ce mémoire.

  • Titre traduit

    Kinetic study of the ignition of heptane based mixtures behind a shock wave for pulsed detonation engine applications


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Informations

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  • Annexes : Notes bibliogr.

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  • Bibliothèque : Université d'Orléans. Service commun de la documentation.Section Sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : TS 19-2005-43
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