Etude expérimentale de la dynamique de combustion d'un injecteur multipont étagé à turbine à gaz

par Séverine Barbosa

Thèse de doctorat en Énergétique

Sous la direction de Denis Veynante.


  • Résumé

    L'un des objectifs actuellement poursuivis par les motoristes aéronautiques est de concevoir des injecteurs qui associent un niveau de performance élevé à un faible taux d'émissions polluantes. Cela a conduit au dévelopement de systèmes fonctionnant en régime de combustion pauvre et pré-mélangé qui permet de réduire les températures de flamme et donc de limiter la formation d'espèces polluantes (oxydes d'azote ou monoxide de carbone). Cependant, ces systèmes sont souvent le siège de phénomènes indésirables comme les remontées de flamme, l'auto-allumage ou les instabilités de combustion. Afin de pallier ces problèmes, SAFRAN/SNECMA souhaite actuellement développer de nouvelles technologies d'injecteurs pauvres et pré-mélangés : des systèmes multipoints. Afin d'améliorer la compréhension de ces injecteurs, un prototype expérimental a été développé au laboratoire EM2C. Les effets de la multi-injection de combustible sur la dynamique de combustion ont été particulièrement étudiés. Pour ce faire, plusieurs diagnostics sont mis en œuvre : un ensemble de microphones pour mesurer les fluctuations de pression dans le banc expérimental, un dispositif de mesure de vitesse à haute cadence et un dispositif de fluorescence induite par laser sur le radical OH pour visualiser la position du front de flamme. L'ensemble de ces mesures a permis de dégager des scénarii de stabilisation de la flamme et de couplages acoustique-combustion, ainsi que le développement d'un premier système de contrôle du banc de combustion expérimental.

  • Titre traduit

    Experimental study of the combustion dynamics of a mulipoint staged gas turbine combustor


  • Résumé

    One of the objectives pursued by aircraft engine designers is to develop injectors that associate high performance level with low pollutant emissions. This leads to the design of combustors operating under lean premixed combustion regimes, since they permit to decrease flame temperature and then the emission of pollutant species such as oxides of nitrogen and carbon monoxide. However, these devices often exhibit undesirable phenomena such as flashback, self-ignition, strong combustion instabilities. In order to reduce these phenomena, SAFRAN/SNECMA wants to develop new technologies of lean premixed injectors: staged multipoint devices. To improve their understanding, an experimental prototype has been developped and analyzed in the laboratory EM2C. The effects of multi fuel-injection on the experimental burner combustion dynamics are particularly studind using several diagnostics including a set of microphones to measure pressure fluctuations in the combustion chamber, a High Speed Particle Image Velocimetry system to analyze flow fields and a Planar Induced Fluorescence system to visualize the flame front position in the combustion chamber. These measurement have permitted to identify several flame stabilization and a combustion-acoustic coupling scenarii, as well as the development of a first control system of the experimental burner.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (XXI-201 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury

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  • Non disponible pour le PEB
  • Cote : TH 66171
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