Contribution à l'étude des délais physico-chimiques d'auto-inflammation de mélanges inflammables dans le cas d'allumage par paroi chaude PDF Download
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ETUDE SUR LES MELANGES H::(2)-O::(2)-N::(2). INFLUENCE DES DIVERS PARAMETRES PRESENTS SUR L'AUTOINFLAMMATION. AUGMENTATION DES DELAIS PAR INHIBITION AVEC DES HYDROCARBURES. INTERPRETATION THEORIQUE THERMO-CINETIQUE
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ETUDE SUR LES MELANGES H::(2)-O::(2)-N::(2). INFLUENCE DES DIVERS PARAMETRES PRESENTS SUR L'AUTOINFLAMMATION. AUGMENTATION DES DELAIS PAR INHIBITION AVEC DES HYDROCARBURES. INTERPRETATION THEORIQUE THERMO-CINETIQUE
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L'AUTO-INFLAMMATION DE MELANGES COMBUSTIBLES A BASE D'HYDROCARBURES LEGERS - METHANE, ETHANE - DILUES PAR L'ARGON OU L'AZOTE A ETE ETUDIEE SUR UNE LARGE GAMME DE COMPOSITION ET DE PRESSION PAR LA TECHNIQUE DU TUBE A CHOC. DES CORRELATIONS ENTRE DELAI D'AUTO-INFLAMMATION, TEMPERATURE ET CONCENTRATIONS ONT ETE ETABLIES POUR DES MELANGES METHANE - OXYGENE - ARGON, METHANE - OXYGENE - AZOTE, ETHANE - OXYGENE - ARGON. L'INFLUENCE D'UN ADDITIF TEL QUE L'ETHANE, SECOND CONSTITUANT DU GAZ NATUREL, SUR LE DELAI D'AUTO-INFLAMMATION DE MELANGE METHANE - OXYGENE - ARGON A EGALEMENT ETE ETUDIE. UNE CORRELATION ENTRE COMPOSITION ET DELAI EST PROPOSEE POUR CES MELANGES. A PARTIR DE CES DELAIS NOUS AVONS EVALUE LA SUSCEPTIBILITE A LA DETONATION DES MELANGES METHANE - AIR, ETHANE - AIR ET GAZ NATUREL - AIR. DE CETTE ESTIMATION, NOUS AVONS ETABLI DEUX CLASSES DE MELANGES ; CEUX POUR LESQUELS LE FRONT DE FLAMME EST SUSCEPTIBLE DE SE PROPAGER EN REGIME DE DETONATION DANS UN CONDUIT CYLINDRIQUE D'UNE PART, ET CEUX POUR LESQUELS LA DETONATION NE PEUT PAS SE DEVELOPPER D'AUTRE PART. L'INFLUENCE D'OBSTACLES REPETES SUR LA PROPAGATION DES FLAMMES DE CHACUNE DE CES CLASSES DE MELANGE A ETE OBSERVEE, DE FACON QUALITATIVE, DANS UNE ENCEINTE CYLINDRIQUE DE RAPPORT LONGUEUR SUR DIAMETRE DE 20
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L’autoallumage de mélanges homogènes CH4/air et n-C4H10/air a été étudié de manière expérimentale en Machine à Compression Rapide. D’une part, ce processus de combustion est caractérisé de manière globale en se basant sur des mesures de pression (délai d’allumage, taux de dégagement de chaleur). D’autre part, des visualisations directes mettent en évidence sa dépendance à la présence d’hétérogénéités de température, observées par strioscopie. Les champs de vitesse et la répartition de température en conditions non-réactives sont ensuite caractérisés par vélocimétrie (PIV rapide) et par fluorescence (PLIF toluène). Les informations obtenues apportent une meilleure compréhension du phénomène d’autoallumage, où la propagation des zones de réaction intense traduit la présence de fronts d’autoallumage ou/et de structures plus proches des déflagrations. En parallèle, une méthode de Pdf calculée 0D est retenue pour la modélisation de l’autoallumage dans ce type de conditions. Elle prend en compte, (i) une cinétique chimique détaillée, (ii) les phénomènes de mélange et de transferts de chaleur qui pilotent l’évolution de la répartition de la température avant l’allumage. La pertinence des résultats vis-à-vis de l’expérience suggère que l’approche proposée constitue un cadre bien adapté à l’étude de ce mode de combustion.
Author: Longting He Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 101
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L'ETUDE CONCERNE LES PHENOMENES INSTATIONNAIRES ET MONODIMENSIONNELS DE LA COMBUSTION DES MELANGES GAZEUX D'HYDROGENE ET D'OXYGENE. LES METHODES UTILISEES SONT DES SIMULATIONS NUMERIQUES DIRECTES AVEC CINETIQUE CHIMIQUE COMPLEXE ET DES ETUDES ANALYTIQUES DE SCHEMAS CINETIQUES SIMPLIFIES. LES DELAIS D'INDUCTION DE L'AUTO-INFLAMMATION ET DES LIMITES D'INFLAMMABILITE DE LA PROPAGATION DES DEFLAGRATIONS PLANES SONT D'ABORD DETERMINES. L'ETUDE DE LA PROPAGATION UTILISE UN CODE NUMERIQUE PSEUDO INSTATIONNAIRE AUX DIFFERENCES ET AUX ELEMENTS FINIS AVEC MAILLAGE AUTO-ADAPTATIF DEVELOPPE A L'INRIA. UNE EXTENSION PUREMENT INSTATIONNAIRE DE CE CODE A ETE REALISEE POUR L'ETUDE DE L'ALLUMAGE QUASI-ISOBARE AU VOISINAGE DES LIMITES D'INFLAMMABILITE. LA TAILLE CRITIQUE D'UNE POCHE DE GAZ CHAUD SUSCEPTIBLE D'INITIALISER UNE DEFLAGRATION A ETE ETUDIEE EN FONCTION DE LA RICHESSE. UNE DIVERGENCE DU RAYON CRITIQUE A ETE OBSERVEE DU COTE RICHE EN HYDROGENE AVANT LA LIMITE D'INFLAMMABILITE. AU CONTRAIRE, AU VOISINAGE DE LA LIMITE D'INFLAMMABILITE DU COTE PAUVRE, LA TAILLE CRITIQUE DEVIENT INFERIEURE A L'EPAISSEUR DE FLAMME. L'ENSEMBLE DE CES PHENOMENES EST EXPLIQUE PAR DES ETUDES ANALYTIQUES COUPLANT LES EFFETS D'UNE EXTINCTION D'ORIGINE CINETIQUE ET DE LA DIFFUSION PREFERENTIELLE. DANS LA DEUXIEME PARTIE, EN REPRENANT UNE IDEE ORIGINALE DE ZELDOVICH SUR L'EFFET DES GRADIENTS THERMIQUES A HAUTE TEMPERATURE, UN MECANISME D'INITIATION DE DETONATIONS DANS DES GAZ FROIDS PAR DES POCHES INITIALES DE GAZ CHAUDS ET REACTIFS EST IDENTIFIE ET ETUDIE. UN PHENOMENE ORIGINAL DE DECROCHAGE EST MIS EN EVIDENCE ET LES CONDITIONS CRITIQUES D'ALLUMAGES VIOLENTS SONT DETERMINEES. LES MECANISMES DE TRANSPORTS MOLECULAIRES ET UNE CINETIQUE COMPLEXE ONT ETE INCORPORES. LA SIMULATION NUMERIQUE DIRECTE DE CES DIVERS PHENOMENES A ETE POSSIBLE GRACE AU DEVELOPPEMENT D'UNE GAMME DE CODES NUMERIQUES EXPLICITES-IMPLICITES UTILISANT DES METHODES DE CAPTURE ET DE TRAITEMENT DE CHOC
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Ce travail est une contribution à l'amélioration des connaissances de la phase de précombustion dans les moteurs diesel. Cette phase, appelée également délai d'auto-inflammation, joue en effet un rôle non négligeable dans la genèse des polluants aujourd'hui sévèrement réglementés. Une analyse bibliographique a tout d'abord permis de recenser les différents paramètres influençant le délai d'auto-inflammation ainsi que les différentes approches utilisées pour la modéliser. L'étude expérimentale a été réalisée dans une chambre de combustion à volume constant dont les parois sont maintenues à haute température. Les essais effectués ont permis de mettre en évidence l'influence qu'ont sur le délai d'auto-inflammation les température et pression initiales régnant dans la chambre de combustion avant injection, le type et le diamètre des trous de l'injecteur, la pression d'injection. Douze carburants différents ont été utilisés afin d'analyser le rôle joué par l'indice de cétane, la teneur en composés paraffiniques et les additifs. A partir de ces données expérimentales, deux modélisations complémentaires ont été envisagées. La première approche, empirique, est une extension de la loi de Wolfer au cas de différents carburants. Les coefficients de la relation proposée sont en effet exprimés en fonction de l'indice de cétane, de la teneur en composés paraffiniques et de la viscosité cinématique du combustible. Etablie à l'aide de six carburants, cette loi a été validée sur quatre autres. La deuxième modélisation consiste en un mécanisme chimique réduit comportant 34 réactions, implanté dans un code de calcul tridimensionnel. L'avantage de ce mécanisme est de permettre, en plus de la prédiction du délai, l'évaluation des différents polluants susceptibles de se former pendant la phase de combustion d'un moteur diesel.
Author: Marc Ribaucour Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 163
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Ce travail est une contribution à l'étude du cliquetis dans les moteurs à allumage commandé. Il est maintenant admis que l'origine de ce phénomène est une autoinflammation des gaz frais. Pour étudier l'autoinflammation dans des conditions voisines des conditions moteur nous avons utilisé une machine à compression rapide. Le prototype initial de la machine a été mis au point et modifié. La machine actuelle est commandée par un microordinateur qui enregistre le signal de différents capteurs (capteur de pression, de déplacement et photomultiplicateur) permettant de suivre la réactivité de mélanges gazeux dans une échelle temporelle allant de 1 à 100 ms. Dans cette machine les délais d'autoinflammation d'hydrocarbures aliphatiques saturés ont été mesurés dans de larges gammes de température (600-900 k), de pression (3 à 16 bar) et pour différentes richesses (0.8, 1 et 1.2). Les effets liés à la longueur et à la ramification de la chaîne hydrocarbonée ont été étudiés en considérant la série n-pentane, n-heptane et les couples n-pentane/neopentane, n-heptane/isooctane. Deux types de modèles de cinétique chimique ont été utilisés pour rendre compte des résultats expérimentaux. Dans le cas du n-butane un modèle détaillé à 807 réactions élémentaires et 140 espèces reproduit correctement les délais du premier et du second stade de l'autoinflammation. Un modèle semi-global contenant 18 réactions a été testé dans le cas de l'isooctane.
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Les processus physico-chimiques de propagation des détonations dans les mélanges hétérogènes gaz-particules solides ou gaz-gouttelettes liquides ont été analysés à partir de simulations numériques de la structure cellulaire de détonation. Dans le cas des suspensions de particules d'aluminium, deux modèles de combustion ont été incorporés au code de calcul EFAE du LCD. En utilisant un seul paramètre d'ajustement pour se calibrer sur les résultats expérimentaux existants, on obtient des valeurs raisonnables de la largeur caractéristique de la structure cellulaire lambda = 40 cm pour le mélange Al / Air et lambda = 5-10 cm pour le mélange Al/O(2). L'influence du diamètre des particules dpo a été mise en évidence sur les longueurs de zones d’induction Li et de combustion Lc (Li ~ dpo et Lc ~ dpo (1.8) ) et sur la structure cellulaire lambda ~ dpo1.4. Contrairement au cas des détonations gazeuses, l'inflammation des particules n'a pas lieu derrière les points triples, mais dans les zones de basse pression où la concentration en particules est plus faible, permettant ainsi leur inflammation rapide. Le régime hélicoïdal de détonation a été simulé pour la première fois dans les mélanges de particules d'aluminium en suspension dans une atmosphère gazeuse oxydante. Les valeurs du rayon critique de détonation Rc et de l'énergie critique d’initiation Ec (obtenues par extension des corrélations établies dans les gaz) ont été prédites : Rc = 1 m, Ec = 10(5) J (Al / O(2)) et Rc = 8m, Ec = 5.12 x 10(7) J (Al / Air). Elles sont confirmées par les expériences existantes. Dans le cas d'aérosols de gouttelettes d'hydrocarbures, un modèle d'évaporation basé sur le mode dit de « stripping » derrière un choc et sur le régime diffusif, couplé à une cinétique chimique à deux étapes (induction-combustion) a été incorporé au code. Les premières simulations de la structure cellulaire pour les mélanges air-octane mènent à une taille de cellule en accord avec les résultats expérimentaux existants (lambda = 4,5 cm).
Author: Alain Pomart
Author: Alain Pomart
Author: Yvon Laure
Author: Yves Calvel
Author: VERONIQUE.. VASLIER
Author: Camille Strozzi
Author: Longting He
Author: Catherine Aligrot
Author: Marc Ribaucour
Author: Arnaud Briand
Author: Lalit Mohan Joshi