Comportement transitionnel et stabilisation de flammes-jets non-prémélangés de méthane dans un coflow d’air dilué en CO2

par Jiesheng Min

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de Françoise Baillot.

Soutenue le 31-05-2011

à Rouen, INSA , dans le cadre de Ecole doctorale Sciences Physiques Mathématiques et de l'Information pour l'ingénieur (Saint-Etienne-du-Rouvray, Seine-Maritime) , en partenariat avec COmplexe de Recherche Interprofessionnel en Aérothermochimie (UMR 6614) (Saint-Etienne-du-Rouvray, Seine-Maritime) (laboratoire) .

Le président du jury était Dany Escudié.

Le jury était composé de Luc Vervisch, Eric Domingues, Pierre-Marie Plion, Hongsheng Guo, Béatrice Patte-Rouland.

Les rapporteurs étaient Philippe Guibert, Jean-Michel Most.


  • Résumé

    Ce travail s'intéresse à la compréhension du comportement des flammes non-prémélangées issues d'un jet de méthane assisté par un coflow d'air dilué avec du CO2, ou d'autres gaz chimiquement inertes pour discriminer les différents phénomènes impliqués dans la dilution. Les phénomènes transitionnels, décrochage et extinction, quantifiés par des limites de stabilité, sont analysés à l'aide de grandeurs physiques représentatives. Le domaine de stabilité de flamme est limité par des surfaces 3D dans le domaine physique ( Qdiluant/Qair (taux de dilution), Uair (vitesse d'air), UCH4 (vitesse de méthane)), révélant un effet compétitif entre l'aérodynamique et la dilution. Des cartographies génériques de décrochage et d'extinction communes à tous ces diluants sont proposées. Des grandeurs liées à la stabilisation sont toutes soumises à des lois d'évolution auto-simlilaires. Il en ressort que la vitesse de propagation de flamme est l'élément clé du mécanisme de stabilisation lors de la dilution.

  • Titre traduit

    Transition and stabilization behaviors of non-premixed methane jet flames insaide an air coflow diluted by carbon dioxide


  • Résumé

    This work focuses on the understanding of the behaviours of non-premixed methane flame inside an air coflow diluted by carbon dyoxide (CO2) or by other chemically inert diluents in order to discriminate different phenomena involved in dilution. Transitional phenomena (liftoff and extinction) quantified trough the stability limits, are analyzed trough representative physical quantities. The flame stability domain is limited by 3D-surfaces (liftoff and extinction) in the physical domain (Qdiluant/Qair (dilution level), Uair (air velocity), UCH4 (methane velocity)) revealing a competitive effect between aerodynamics and dilution. Generic diagrams of flame liftoff and extinction are proposed for all the diluents. Physical quantities related to flame stabilization process are all submitted to, regardless of diluent, self-similar laws. This is explained by flame burning velocity which is considered as the key element in the flame stabilization mechanism with air-side dilution.


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