Étude théorique et expérimentale d'un système de contrôle actif adaptatif des instabilités de combustion

par Can Huynh Huu

Thèse de doctorat en Énergétique

Sous la direction de Sébastien Candel.

Soutenue en 1993

à Châtenay-Malabry, Ecole centrale de Paris , dans le cadre de École doctorale Sciences pour l'Ingénieur (Châtenay-Malabry, Hauts de Seine) , en partenariat avec Laboratoire d'énergétique moléculaire et macroscopique, combustion (Gif-sur-Yvette, Essonne) (laboratoire) .

Le président du jury était Jean-Claude Leyer.

Le jury était composé de Guy Billoud, James W. Daily, Thierry Poinsot.

Les rapporteurs étaient Paul Kuentzmann, Michel Sunyach.

mots clés

• Simulation par ordinateur
• Combustion
• Son -- Mesure

Résumé

Les instabilités de combustion apparaissent dans de nombreux systèmes de combustion industriels. Une étude expérimentale de ce phénomène a été réalisée. Les résultats obtenus avec un système d'imagerie a moyenne de phase, couple a des moyens d'investigation classiques mettent en évidence les interactions entre l'acoustique du système, la distribution du taux de dégagement de chaleur et la dynamique des jets de réactifs. Dans une deuxième partie, un système de contrôle actif adaptatif a été développé. Ce système est base sur une régulation en boucle fermée. Une détermination automatique des paramètres du contrôleur est possible. De plus, celui-ci est en mesure de suivre les évolutions du point de fonctionnement de la chambre de combustion. La dernière partie présente une modélisation théorique et numérique du phénomène d'instabilité de combustion et de son contrôle. Le modèle permet de simuler numériquement les divers algorithmes de contrôle avant leur implémentation expérimentale. Il est également utilise pour prévoir l'influence des divers paramètres du contrôle sur les performances du système de régulation

Titre traduit

Theoretical and experimental study of an adaptive active control system applied to the problem of combustion instabilites

Résumé

Combustion instabilities are encountered in a large variety of industrial devices. An experimental study of resonant combustion has been carried out on a turbulent diffusion flame burner. Results obtained with a phase locked imaging system combined with classical investigation methods have clarified the mechanism of the observed unstable modes. It appears that in this case combustion instabilities are due to the coupling between unsteady heat release, the acoustics of the rig and the aerodynamics within the combustion chamber. In the second part, these results are used to develop an adaptive active control system based on a closed loop regulation. It is shown that automatic determination of the controller parameters can be achieved. More over, the controller can adapt to changes in the combustor operating conditions. The last part presents a theoretical and numerical model of the system with its control loop. This allows simulation of different algorithms prior to their effective implementation on the experimental apparatus. Effects of different controller parameters on its performance can this be estimated.