Recherche Avancée

Thèse soutenue

Contribution à l'étude de la propagation d'une flamme de prémélange instationnaire dans un écoulement turbulent. Influence du nombre de Lewis

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Auteur / Autrice : Bruno Renou
Direction : Mourad Boukhalfa
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Sciences et techniques
Date : Soutenance en 1999
Etablissement(s) : Rouen

Résumé

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Cette étude expérimentale a pour but de caractériser les interactions et les couplages entre les phénomènes aérodynamiques (la turbulence) et les phénomènes chimiques (la combustion) qui ont lieu au niveau des contours de flammes turbulentes prémélangees instationnaires. Cette étude a été menée dans une chambre de combustion à pression atmosphérique où les flammes sont allumées par étincelle au centre de la chambre dans un écoulement turbulent homogène et isotrope. La première partie de ce travail a été consacrée à une analyse temporelle des contours de flammes pour différents combustibles (méthane, propane et hydrogène) grâce a la technique de tomographie laser rapide. Nous avons ainsi pu mesurer et calculer des grandeurs locales telles que les courbures, les vitesses de déplacement, des grandeurs géométriques comme les rayons de flamme et des grandeurs moyennes telles que les différentes vitesses de flamme, le taux d'étirement. Ces caractéristiques ont été obtenues pour différentes conditions de turbulence et de richesse. Dans un deuxième temps, le montage expérimental a été modifié pour permettre une mesure statistique des contours de flammes. Les grandeurs spatiales caractéristiques (orientation des flammelettes, échelles intégrales de plissements et densités de surface de flammes) sont obtenues en fonctions des paramètres expérimentaux. Un modèle temporel du taux de réaction moyen est proposé et validé pour les différents nombres de Lewis étudiés. Enfin, la mesure des propriétés du champ dynamique par vélocimétrie par image de particules a permis de déterminer les grandeurs caractéristiques locales des interactions entre la chimie et la turbulence (cisaillement, étirement local,). Nous avons montré que la réponse du front de flamme en terme de courbure, à un cisaillement extérieur, est linéaire, et que les valeurs des coefficients dépendent des propriétés thermodiffusives du combustible.