Etude expérimentale de la stabilisation de flammes propane-air de prémélange par décharges nanosecondes impulsionnelles répétitives

Experimental study on the stabilization of Propane-Air premixed flames using nanosecond repetitively pulsed discharges

• Auteur / Autrice : Guillaume Pilla
• Direction : Christophe Laux
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Énergétique et physique
• Date : Soutenance en 2008
• Etablissement(s) : Châtenay-Malabry, Ecole centrale de Paris
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire d'énergétique moléculaire et macroscopique, combustion (Gif-sur-Yvette, Essonne)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Spectroscopie d'émission

Combustion

Flamme

Mots clés libres

Decharges nanosecondes impulsionnelles

Résumé

La réduction des émissions polluantes est devenue un enjeu industriel majeur dans la conception des moteurs aéronautiques. Pour diminuer ces émissions une stratégie prometteuse est la combustion prémélangée pauvre. Cependant, les régimes de fonctionnement pauvre des brûleurs montrent souvent des problèmes de stabilité qu'il faut éliminer. Les travaux présentés ici concernent l'étude expérimentale de la stabilisation de flammes prémélangées pauvres par une décharge nanoseconde impulsionnelle répétitive produisant des impulsions de tension de durée 10 ns, d'amplitude 0-10 kV et à cadence jusqu'à 100 kHz. Nous montrons qu'il est possible d'étendre les domaines de stabilité de flammes propane-air prémélangées turbulentes vers des régimes plus pauvres, avec une puissance plasma très faible, inférieure à 1 % de l'énergie dégagée par la flamme. L'étude microscopique de l'interaction flamme/plasma montre que la décharge conduit à l'excitation de nombreuses molécules du gaz et à la création d'intermédiaires réactionnels accélérant la cinétique de combustion. L'étude de la température du gaz met en évidence un chauffage du gaz localisé dans la zone de la décharge de quelques centaines de degrés Kelvin. La conclusion de ces expériences est que la stabilisation étudiée ici est obtenue par un double effet chimique et thermique. L'implantation du dispositif de décharge plasma sur un injecteur propane-air swirlé et confiné de 50 kW montre la possibilité de stabiliser une flamme de ce type en créant une décharge sur le pourtour de l'injecteur