ETUDE EXPERIMENTALE DE LA MODIFICATION DU CHAMP TURBULENT PAR UN FRONT DE FLAMME OBLIQUE PDF Download
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REVUE DES DIFFERENTS MODES DE COMBUSTION. NOTION DE VITESSE DE COMBUSTION TURBULENTE. DIFFERENTES EQUATIONS DE COMBUSTION TURBULENTE. ETUDE EXPERIMENTALE D'UNE FLAMME OBLIQUE DE PREMELANGE AIR-HYDROGENE SE DEVELOPPANT DANS UN ECOULEMENT TURBULENT CONFINE. RESULTATS OBTENUS POUR DES ECOULEMENTS LAMINAIRE ET TURBULENT. EXPLICATION DE L'EVOLUTION LONGITUDINALE ET VERTICALE DES FLUCTUATIONS DE VITESSE EN PRENANT EN COMPTE LES DIFFERENTS TERMES DE L'EQUATION DE L'ENERGIE CINETIQUE DE LA TURBULENCE
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REVUE DES DIFFERENTS MODES DE COMBUSTION. NOTION DE VITESSE DE COMBUSTION TURBULENTE. DIFFERENTES EQUATIONS DE COMBUSTION TURBULENTE. ETUDE EXPERIMENTALE D'UNE FLAMME OBLIQUE DE PREMELANGE AIR-HYDROGENE SE DEVELOPPANT DANS UN ECOULEMENT TURBULENT CONFINE. RESULTATS OBTENUS POUR DES ECOULEMENTS LAMINAIRE ET TURBULENT. EXPLICATION DE L'EVOLUTION LONGITUDINALE ET VERTICALE DES FLUCTUATIONS DE VITESSE EN PRENANT EN COMPTE LES DIFFERENTS TERMES DE L'EQUATION DE L'ENERGIE CINETIQUE DE LA TURBULENCE
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APRES UN RAPPEL DES CONNAISSANCES ACTUELLES SUR LA COMBUSTION TURBULENTE, L'AUTEUR DECRIT LES DISPOSITIFS DE MESURE MIS AU POINT POUR AUGMENTER LA PRECISION DES MESURES ET ELIMINER LES PARAMETRES SPECIFIQUES D'EXPERIENCE QUI GENE LES COMPARAISONS. LES RESULTATS EXPERIMENTAUX OBTENUS SUR DES FLAMMES DE PREMELANGE AIR-HYDROGENE, SERVENT DE BASE A L'INTERPRETATION PHYSIQUE DES PHENOMENES RENCONTRES: CLARIFICATION DE LA VITESSE DE COMBUSTION, ET DU PROCESSUS DE DEVIATION DES FILETS FLUIDES CONDUISANT A UNE ACCELERATION ET A LA MODIFICATION DU CHAMP TURBULENT
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Les écoulements réactifs turbulents présents dans de nombreuses applications industrielles (foyers, chambres de combustion de moteur...) Font l'objet de travaux importants, tant sur le plan théorique et numérique qu'expérimental. Il existe un régime de combustion turbulente pour lequel les flammes sont plissées (avec ou sans poches) et la zone de réaction est alors constituée d'un ensemble d'éléments de fronts de flammes, proches les uns des autres, qui conservent les caractéristiques des fronts laminaires. Il s'agit du régime des flammes lettes qui suppose en outre une chimie infiniment rapide. Si dans une telle situation l'interaction combustion/turbulence semble déterminante, une interaction entre les fronts est également concevable. Les expériences réalisées dans le cadre de cette thèse ont pour objectif d'analyser le comportement des fronts de deux flammes obliques de premelange air/hydrogène, stabilisées cote à cote sur des fils de platine, dans une configuration d'interaction simplifiée. Les champs scalaires sont obtenus à l'aide d'un thermocouple et d'une sonde de prélèvement et le champ cinématique par anémométrie doppler laser bicomposante. Cette étude révèle des effets dynamiques importants lies à l'interaction (répulsion des flammes) ainsi que des phénomènes de diffusion de chaleur et d'espèces caractéristiques, mettant en évidence le rôle majeur du nombre de Lewis.
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SERIE D'EXPERIENCES EN VUE DE DETERMINER LA REPONSE D'UN FRONT DE FLAMME DE PREMELANGE A DES TOURBILLONS ELEMENTAIRES DE L'ALLEE DE VON KARMAN. MISE AU POINT D'UN NOUVEAU BANC DE MESURES POUR L'ETUDE DE LA FLAMME DANS LE SILLAGE D'UN CYLINDRE
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CE MEMOIRE CONCERNE L'ETUDE EXPERIMENTALE DE LA FLAMME TURBULENTE EN V D'UN PREMELANGE HYDROGENE-AIR EN REGIME DE FLAMME PLISSEE. LES INFLUENCES DE LA TURBULENCE INITIALE, DU CONFINEMENT ET DE LA RICHESSE SUR LE CHAMP DE VITESSE ET LA STRUCTURE SPATIALE DU FRONT DE FLAMME ONT ETE ETUDIEES. LES CHAMPS DE VITESSE CONDITIONNEL ET NON CONDITIONNEL ONT ETE MESURES PAR VELOCIMETRIE DOPPLER LASER. LA STATISTIQUE DE LA STRUCTURE SPATIALE DU FRONT A ETE REALISEE PAR TOMOGRAPHIE LASER COUPLEE AU TRAITEMENT D'IMAGE. LA CORRELATION ENTRE LES FLUCTUATIONS DE VITESSE DE L'ECOULEMENT ET DE POSITION DU FRONT A ETE REALISEE EN LES MESURANT SIMULTANEMENT. L'ENSEMBLE DES EFFETS DU PASSAGE INTERMITTENT DU FRONT, DE LA PROPRIETE DU MELANGE ET DE LA CONFIGURATION DE LA FLAMME A UNE INFLUENCE DIFFERENTE SUR LE CHAMP DYNAMIQUE APPARENT. LES EVOLUTIONS DE LA STRUCTURE SPATIALE DU FRONT DE FLAMME DEPENDENT DE LA TURBULENCE INITIALE ET NON DE LA TURBULENCE LOCALE. LE COMPORTEMENT DE LA FLAMME AUGMENTE LA ZONE D'INTERMITTENCE MAIS CELA NE MODIFIE PRATIQUEMENT PAS LA CARACTERISTIQUE DU PLISSEMENT DU FRONT. IL EST DEMONTRE QU'IL Y A UNE DIFFERENCE ENTRE L'ECHELLE DE PLISSEMENT DU FRONT ET L'ECHELLE DE LONGUEUR SCALAIRE (PROPOSEE DANS LE MODELE BML). DANS NOTRE CONDITION DE FLAMME, LA CORRELATION DES FLUCTUATIONS DE VITESSE ET DE POSITION SIGNIFIE QUE LA POSITION SPATIALE DU FRONT EST ASSOCIEE A L'ECOULEMENT DES GAZ FRAIS
Author: Francis Sabathier Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 316
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DANS LES BRULEURS ORIGINAUX ET A L'AIDE DE DIAGNOSTICS NON INTRUSIFS BASES SUR DES TECHNIQUES LASER IL A ETE MIS EN EVIDENCE LES EFFETS HYDRODYNAMIQUES ASSOCIES A LA RETROACTION DU MOUVEMENT DU FRONT DE LA FLAMME SUR L'ECOULEMENT TURBULENT AMONT. CE PHENOMENE SE TRADUIT PAR UNE ATTENUATION SPECTACULAIRE DES BASSES FREQUENCES PRESENTES DANS LE SPECTRE DE LA TURBULENCE DE L'ECOULEMENT EXCITATEUR. AU VOISINAGE DU SEUIL D'INSTABILITE, ON MET EN EVIDENCE L'EMERGENCE D'UN PHENOMENE DE RESONANCE LORSQUE LA TAILLE CARACTERISTIQUE DES TOURBILLONS SE RAPPROCHE DE CELLE DES STRUCTURES CELLULAIRES
Author: Bruno Renou Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 231
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CETTE ETUDE EXPERIMENTALE A POUR BUT DE CARACTERISER LES INTERACTIONS ET LES COUPLAGES ENTRE LES PHENOMENES AERODYNAMIQUES (LA TURBULENCE) ET LES PHENOMENES CHIMIQUES (LA COMBUSTION) QUI ONT LIEU AU NIVEAU DES CONTOURS DE FLAMMES TURBULENTES PREMELANGEES INSTATIONNAIRES. CETTE ETUDE A ETE MENEE DANS UNE CHAMBRE DE COMBUSTION A PRESSION ATMOSPHERIQUE OU LES FLAMMES SONT ALLUMEES PAR ETINCELLE AU CENTRE DE LA CHAMBRE DANS UN ECOULEMENT TURBULENT HOMOGENE ET ISOTROPE. LA PREMIERE PARTIE DE CE TRAVAIL A ETE CONSACREE A UNE ANALYSE TEMPORELLE DES CONTOURS DE FLAMMES POUR DIFFERENTS COMBUSTIBLES (METHANE, PROPANE ET HYDROGENE) GRACE A LA TECHNIQUE DE TOMOGRAPHIE LASER RAPIDE. NOUS AVONS AINSI PU MESURER ET CALCULER DES GRANDEURS LOCALES TELLES QUE LES COURBURES, LES VITESSES DE DEPLACEMENT, DES GRANDEURS GEOMETRIQUES COMME LES RAYONS DE FLAMME ET DES GRANDEURS MOYENNES TELLES QUE LES DIFFERENTES VITESSES DE FLAMME, LE TAUX D'ETIREMENT. CES CARACTERISTIQUES ONT ETE OBTENUES POUR DIFFERENTES CONDITIONS DE TURBULENCE ET DE RICHESSE. DANS UN DEUXIEME TEMPS, LE MONTAGE EXPERIMENTAL A ETE MODIFIE POUR PERMETTRE UNE MESURE STATISTIQUE DES CONTOURS DE FLAMMES. LES GRANDEURS SPATIALES CARACTERISTIQUES (ORIENTATION DES FLAMMELETTES, ECHELLES INTEGRALES DE PLISSEMENTS ET DENSITES DE SURFACE DE FLAMMES) SONT OBTENUES EN FONCTIONS DES PARAMETRES EXPERIMENTAUX. UN MODELE TEMPOREL DU TAUX DE REACTION MOYEN EST PROPOSE ET VALIDE POUR LES DIFFERENTS NOMBRES DE LEWIS ETUDIES. ENFIN, LA MESURE DES PROPRIETES DU CHAMP DYNAMIQUE PAR VELOCIMETRIE PAR IMAGE DE PARTICULES A PERMIS DE DETERMINER LES GRANDEURS CARACTERISTIQUES LOCALES DES INTERACTIONS ENTRE LA CHIMIE ET LA TURBULENCE (CISAILLEMENT, ETIREMENT LOCAL,). NOUS AVONS MONTRE QUE LA REPONSE DU FRONT DE FLAMME EN TERME DE COURBURE, A UN CISAILLEMENT EXTERIEUR, EST LINEAIRE, ET QUE LES VALEURS DES COEFFICIENTS DEPENDENT DES PROPRIETES THERMODIFFUSIVES DU COMBUSTIBLE.
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L'OBJECTIF DE CETTE THESE EST DE FAIRE PROGRESSER NOS CONNAISSANCES SUR LES FLAMMES TURBULENTES PREMELANGEES PAUVRES. NOUS AVONS ETUDIE LES CHANGEMENTS AU SEIN DE CES FLAMMES LORSQUE L'ON MODIFIE LA RICHESSE ET (OU) LE TAUX DE TURBULENCE. NOUS AVONS OBSERVE D'UNE PART LA STRUCTURE DE LA TURBULENCE, EN TERME DE SES MULTIPLES ECHELLES SPATIALES ET TEMPORELLES, DE SON ENERGIE CINETIQUE ET D'AUTRE PART LES MODIFICATIONS AU SEIN DU CHAMP SCALAIRE ET DE LA MORPHOLOGIE DES FLAMMELETTES, EN TERME D'ORIENTATION ET DE DENSITE DE SURFACE DE FLAMME. L'ETUDE DU CHAMP DYNAMIQUE A ETE REALISEE PAR ANEMOMETRIE DOPPLER LASER (ADL) CONDITIONNELLE ET NON CONDITIONNELLE, SUR PLUSIEURS FLAMMES ET JETS D'AIR DE MEME DEBIT, AFIN D'EVALUER L'INFLUENCE DE LA COMBUSTION SUR L'ECOULEMENT. NOUS PRESENTONS LES VITESSES MOYENNES ET FLUCTUANTES, LE TAUX DE TURBULENCE, L'ENERGIE CINETIQUE AINSI QUE LES MACRO ET MICRO-ECHELLES DYNAMIQUES TEMPORELLES ET SPATIALES. LES TECHNIQUES DE DIFFUSION RAYLEIGH INDUITE PAR LASER EN UN POINT ET MULTI-POINTS ONT ETE UTILISEES POUR L'ETUDE DU CHAMP SCALAIRE. APRES L'ANALYSE DE L'INFLUENCE DE LA TAILLE DU VOLUME DE MESURE, NOUS DISCUTONS SUCCESSIVEMENT DE L'EVOLUTION, A TRAVERS LE FRONT DE FLAMME TURBULENT, DES FREQUENCES DE PASSAGE DES FLAMMELETTES, DES MACRO ET MICRO-ECHELLES TEMPORELLES SCALAIRES AINSI QUE DES VITESSES NORMALES DES FLAMMELETTES. LES MESURES MULTI-POINTS NOUS PERMETTENT D'EVALUER LES MACRO-ECHELLES SPATIALES SCALAIRES ET L'ORIENTATION DES FLAMMELETTES. ENFIN, NOUS NOUS INTERESSONS A LA STRUCTURE GLOBALE DES FLAMMES TURBULENTES PREMELANGEES PAUVRES. NOUS PRESENTONS L'EVOLUTION, A TRAVERS LE FRONT DE FLAMME TURBULENT, DE LA DENSITE DE SURFACE DE FLAMME ET DU TAUX DE COMBUSTION LOCAL. PUIS, NOUS EVALUONS A PARTIR DES MESURES ADL ET RAYLEIGH LA VITESSE DE COMBUSTION TURBULENTE. NOUS COMPARONS ENSUITE LES ECHELLES DES CHAMPS DYNAMIQUE ET SCALAIRE. POUR TERMINER, NOUS PRESENTONS L'EVOLUTION A TRAVERS LA FLAMME DES NOMBRES DE DAMKHOLER ET KARLOVITZ.
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Les modèles de combustion turbulente prémélangée basés sur le concept de flamelettes étudiés ici, en découplant la turbulence et la combustion, analysent la flamme comme une fine surface plissée et connectée par l'écoulement turbulent. Le taux de réaction par unité de volume est écrit comme le produit du taux de réaction par unité de surface de flamme (issu des calculs de structure de flamme laminaire) par la densité de surface de flamme (surface de flamme disponible par unité de volume). La densité de surface de flamme peut être obtenue soit par une expression algébrique à partir des caractéristiques géométriques de la flamme, soit à l'aide d'une équation exacte de transport. Certains termes de cette équation ne sont pas fermes et nécessitent une modélisation. L'essentiel de cette thèse est consacré à l'analyse expérimentale des modèles de densité de surface de flamme. L'étude a été menée sur une flamme de prémélange propane/air stabilisée par un barreau dans une conduite rectangulaire. Plusieurs diagnostics ont été mis en œuvre pour cette étude. L'imagerie d'émission spontanée C H fournit l'image de la zone de réaction. L'analyse de gaz donne la composition moyenne des gaz avec une assez bonne précision. La tomographie laser produit les caractéristiques géométriques instantanées puis moyennes du front de flamme. Enfin, la vélocimétrie laser Doppler détermine le champ de vitesse moyen et ses fluctuations. L'utilisation de toutes ces techniques pour différentes conditions opératoires nous a permis de constituer une base de données expérimentale complète et de préciser quelques caractéristiques de l'écoulement pour valider et améliorer certains termes des principaux modèles de flammelettes.
Author: DANY.. ESCUDIE OLIVE
Author: DANY.. ESCUDIE OLIVE
Author: ALLAL.. RACHID
Author: Didier Larrauri
Author: Francis Sabathier
Author: Abdramane Megninta
Author: DONG-SOON.. NOH
Author: Francis Sabathier
Author: Bruno Renou
Author: LAURENT.. GAGNEPAIN
Author: Claire Martel