Etude des effets magnétiques et des effets de l'enrichissement en oxygène sur la combustion d'une flamme de diffusion laminaire CH4-Air : optimisation de l'efficacité énergétique

par May Chahine

Thèse de doctorat en Energetique

Sous la direction de Brahim Sarh.

Le président du jury était Jean-Michel Most.

Le jury était composé de Brahim Sarh, Jean-Michel Most, Françoise Baillot, Hassan Naji, Fouzi Tabet, Pascale Gillon, Jean-Noel Blanchard.

Les rapporteurs étaient Françoise Baillot, Hassan Naji.


  • Résumé

    L'étude et la compréhension du comportement des flammes de diffusion sont nécessaires et ceci à cause de leur présence dans diverses applications industrielles. Dans la présente étude, cette flamme de diffusion laminaire est issue d'un jet circulaire de méthane et d'un jet coaxial d'air. Deux moyens sont proposés afin d'influencer cette flamme: l'application d'un champ magnétique non-homogène et l'enrichissement du jet d'air coaxial en oxygène. L'effet de ces deux facteurs est étudié au niveau des caractéristiques de la flamme hauteur de décrochage ou lift et la longueur de la flamme), son comportement, sa stabilité et les instabilités d'écoulement en amont de la flamme, de front de flamme et de sommet de la flamme (flickering). L'effet du champ magnétique dépend du signe de son gradient, et cet effet est dû à la génération d'une force magnétique et de la modification des courants de convection. L'enrichissement de l'air en oxygène a un effet stabilisant sur la flamme, une meilleure efficacité énergétique est remarquée. Le champ magnétique et l'enrichissement en oxygène modifient l'amplitude et la fréquence des instabilités évoquées. Un avantage majeur de ces moyens de contrôle pourrait être une stabilisation de la flamme décrochée a la sortie du brûleur.

  • Titre traduit

    Study of magnetic field and oxygen enrichment effects on the combustion of a laminar flame CH4-Air : optimisation of the energetic efficiency


  • Résumé

    Studying and understanding the behavior of diffusion flames becomes of great importance becauseof their presence in different industrial applications. In this study, the laminar diffusion flame isissued from a circular jet of methane and a coaxial jet of air. Two ways are proposed to influencethis flame: the application of a non-homogeneous magnetic field and enrichment of air with oxygen.The effect of these two factors is studied on the flame characteristics (lift-off height and flamelength), its behavior, stability and the instabilities of the upstream flow, the flame base and theflame top (flickering). The effect of the magnetic field depends on the sign of its gradient, and it'sdue to the generation of a magnetic force and the influence on the convection motion. Enrichmentof air with oxygen is having a stabilizing effect on the flame. Magnetic field and oxygen enrichmentcan modify the amplitude and the frequency of different kind of instabilities. The major advantageconsists in the stabilization of the flame on the burner rim.


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