Etudes expérimentales et numériques de la production des suies dans des flammes de diffusion turbulentes

par Daniel Joyeux

Thèse de doctorat en Sciences appliquées

Sous la direction de Alexis Coppalle.

Soutenue en 1993

à Rouen .

mots clés

• Flamme diffusion
• Flamme turbulente
• Ethylène
• Suie
• Etude expérimentale
• Simulation numérique
• Code calcul
• Modèle
• Diffusion flame
• Turbulent flame
• Ethylene
• Soot
• Experimental study
• Numerical simulation
• Computation code
• Models
• Flamme
• Turbulence -- Simulation par ordinateur
• Vélocimétrie laser Doppler

Résumé

Ce travail concerne l'étude de la formation des suies dans les flammes d'hydrocarbure et l'influence de la turbulence sur celle-ci. Trois flammes d'éthylène, turbulentes, non prémélangées, de débit massique identique mais de vitesse débitante différente (uo=30 m/s, 6,3 m/s et 0,05 m/s) ont été étudiées expérimentalement. Les champs dynamiques ont été obtenus par anémométrie Doppler laser à deux dimensions. La construction de sondes optiques a permis la mesure instantanée et simultanée de la fraction volumique des suies et de la température. Les valeurs moyennes ont été comparées aux mesures obtenues en utilisant une méthode d'inversion optique et les valeurs fluctuantes aux mesures obtenues en utilisant une technique de corrélations de faisceaux croisés. Tous ces résultats permettent de compléter la bibliothèque de données expérimentales indispensables à la validation des modèles. La finalité de ce travail a été de créer un code de calcul permettant la simulation des flammes de diffusion turbulentes. La comparaison des modèles de formation des suies de Moss et de Lindstedt, insérés dans le code de calcul, montre que le second modèle donne un meilleur accord avec l'expérience lorsque l'on utilise une bibliothèque de relations entre la température d'équilibre et la fraction de mélange (variation de cette relation par rayonnement)

Titre traduit

Numerical and experimental studies of soot production in turbulent diffusion flames

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