Microcombustion assistée par plasma et excès d'enthalpie

par Amanda Pieyre

Projet de thèse en Combustion

Sous la direction de Nasser Darabiha et de Franck Richecoeur.

Thèses en préparation à Paris Saclay , dans le cadre de École doctorale Sciences Mécaniques et Energétiques, Matériaux et Géosciences (Cachan, Val-de-Marne ; 2015-....) , en partenariat avec EM2C - Energétique Moléculaire et Macroscopique, Combustion (laboratoire) et de CentraleSupélec (2015-....) (établissement de préparation de la thèse) depuis le 01-11-2015 .


  • Résumé

    Dans un contexte de minimalisation des technologies portatives, la microcombustion offre une solution d'alimentation en profitant de la densité d'énergie des combustibles liquides considérable. La microcombustion est par définition une combustion à une échelle où les transferts de chaleur avec les parois deviennent non négligeables. De ce fait elle dépend de nombreux phénomènes physiques et chimiques. La stabilité d'une flamme de prémélange méthane/air dans un tube de diamètre millimétrique dépend fortement de son environnement thermique, et particulièrement des transferts de chaleurs entre la paroi et le gaz. Ce couplage induit des comportements instationnaires qui n'ont été observés qu'à l'échelle mésoscopique. Le but de cette étude est de simuler ce couplage en résolvant simultanément les équations du gaz et ceux du solide en utilisant un code à chimie complexe REGATH. Afin de valider les simulations numériques, une expérience test est mise en place. Un tube cylindrique de 5mm de diamètre interne, choisi au dessus du diamètre conventionnel de quenching du prémélange, est utilisé. Un phénomène original instationnaire est observé : d'une configuration stable de la flamme dans le tube, une source de chaleur est activée sur la paroi extérieure en amont de la flamme pendant quelques secondes. Le front de flamme se déplace alors vers la source de chaleur jusqu'à atteindre le maximum de la température de paroi imposé. L'objectif est d'identifier, parmis les phénomènes physiques et chimiques impliqué dans la microcombustion et à travers une simulation numérique 1D instationnaire, quels sont ceux prépondérants dans le mécanisme observé. Les simulations numériques prédisent correctement ce comportement, prouvant ainsi l'abilité du numérique à simuler des phénomènes instationnaires et permettent d'accéder aux variables comme fonction de l'espace et du temps. Ceci met en évidence un nouveau moyen de contrôle de la position de la flamme dans un tube de diamètre millimétrique par un apport temporaire et localisé de chaleur.

  • Titre traduit

    Excess enthalpy and plasma assisted microcombustion


  • Résumé

    In a context of minimization of portable technologies , micro combustion offers a powering solution by taking advantage of the great energy density of the liquids fuels. By definition, micro combustion is a combustion occurring at a scale where heat exchanges with walls can't be neglected. Thus, micro combustion depends on several physical and chemical phenomena. The stability of a premix methane/air flame in a milimetric diameter tube strongly depends on its thermal environment, in particular heat exchange between the wall and the gas.