Etudes expérimentales et modélisation de la combustion des nuages de particules micrométriques et nanométriques d'aluminium

par Pablo Escot Bocanegra

Thèse de doctorat en Mécanique des fluides, énergétique, thermique, combustion, acoustique

Sous la direction de Iskender Gökalp.

Soutenue en 2007

à Orléans .


  • Pas de résumé disponible.

  • Titre traduit

    Experimental studies and modelization of the combustion of micrometric and nanometric aluminum particle clouds


  • Pas de résumé disponible.


  • Résumé

    Le regain d’intérêt actuel pour les missions spatiales avec la conquête de Mars et la reconquête de la Lune, a donné un nouvel essor aux études sur les systèmes de propulsion spatiaux. Le moyen de propulsion utilisé communément est l’association de la propulsion solide et liquide. Les particules métalliques, plus particulièrement celles d’aluminium, constituent un élément indispensable à la propulsion solide. Malgré les cinquante années d’études portant sur le sujet certains problèmes subsistent comme la combustion incomplète, l’agglomération des particules avant et/ou pendant la combustion et la haute température d’inflammation de ces particules. Une solution pour résoudre ces problèmes serait d’utiliser des particules non plus de taille micrométrique, comme c’est généralement le cas, mais de taille nanométrique. L’objectif de ce travail a été de caractériser expérimentalement la combustion dans l’air d’un nuage de particules d’aluminium de taille micrométrique (4,8 µm) et de taille nanométrique (197 nm) pour une large gamme de richesses (1 à 6) dans les conditions normales de température et de pression. Il aussi a été élaboré sur cette base, un outil de simulation numérique. Pour répondre aux besoins de l’étude, un dispositif expérimental spécifique a été développé afin de comprendre les mécanismes physiques mis en jeu lors de la combustion des particules d’aluminium et d’en identifier les propriétés. De multiples techniques et moyens d’analyse (caméra rapide, spectromètre, granulomètre laser, microscopie électronique) ont été utilisés à cet effet. Il en ressort que la vitesse de flamme des nuages de nanoparticules augmente avec la concentration et que pour la même concentration globale, la combustion se propage plus rapidement dans les nuages de nanoparticules (0,38 m. S-1 à la richesse 1,7) que dans les nuages de microparticules (0,32 m. S-1 à la richesse 1,9). Les températures de la phase gazeuse (AlO) et de la phase condensée (Al2O3) ont été déterminées pour le nuage de particules nanométriques (respectivement T≈2 900 K et 3 100 K) et pour le nuage de particules micrométriques (respectivement T≈3 300 K et 3 300 K). L’élaboration du modèle à partir des paramètres expérimentaux permet d’obtenir des temps de combustion qui concordent avec l’expérience. Le modèle est assez général et peut s’appliquer à d’autres types de particules métalliques ayant un diamètre maximal de 10 µm. L’estimation de la loi en D n peut être effectuée en considérant des particules nanométriques sont non agglomérées. Les valeurs de n trouvées numériquement 0,25 et 0,49 encadrent la valeur de 0,3 donnée par la littérature.

Consulter en bibliothèque

La version de soutenance existe sous forme papier

Informations

  • Détails : 1 vol. (187 p.)
  • Annexes : Bibliogr. p. 181-186

Où se trouve cette thèse ?

  • Bibliothèque : Université d'Orléans. Service commun de la documentation.Section Sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : TS 19-2007-79
Voir dans le Sudoc, catalogue collectif des bibliothèques de l'enseignement supérieur et de la recherche.