Etudes numérique et expérimentale de flammes laminaires étirées de prémélange propane-air PDF Download
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Book Description
Ce travail présente une étude numérique et expérimentale de flammes laminaires étirées de prémélange air-propane. Les équations des flammes laminaires étirées sont obtenues en cherchant des solutions auto-semblables des équations de conservation des mélanges réactifs gazeux. La résolution de ces équations est basée sur la méthode de Newton et une technique de continuation. La méthode de réduction systématique de schémas cinétiques est ensuite présentée. En appliquant cette méthode à la combustion du propane, nous proposons un mécanisme chimique à 9 espèces et 6 réactions. Une comparaison de résultats de calculs zéro dimensionnels en chimie complexe et réduite montre que le schéma réduit reproduit correctement l'enthalpie de fin de combustion de l'état chimique en fonction de la température. Ce schéma réduit est ensuite appliqué au calcul d'une flamme laminaire étirée et les résultats sont comparés aux calculs en chimie complexe. Il apparaît que le mécanisme réduit reproduit correctement la structure et l'extinction de la flamme à pression atmosphérique. La structure de la flamme autour de la zone de réaction reste bien décrite jusqu'à la pression de dix atmosphères. Par ailleurs, le gain en temps de calcul est un facteur proche de 4. Enfin, une étude expérimentale de ces flammes est présentée. Trois types de résultats sont proposés: tomographie par plan laser, vélocimétrie laser et mesures de distance de flammes par déviation de faisceau laser.
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Ce travail présente une étude numérique et expérimentale de flammes laminaires étirées de prémélange air-propane. Les équations des flammes laminaires étirées sont obtenues en cherchant des solutions auto-semblables des équations de conservation des mélanges réactifs gazeux. La résolution de ces équations est basée sur la méthode de Newton et une technique de continuation. La méthode de réduction systématique de schémas cinétiques est ensuite présentée. En appliquant cette méthode à la combustion du propane, nous proposons un mécanisme chimique à 9 espèces et 6 réactions. Une comparaison de résultats de calculs zéro dimensionnels en chimie complexe et réduite montre que le schéma réduit reproduit correctement l'enthalpie de fin de combustion de l'état chimique en fonction de la température. Ce schéma réduit est ensuite appliqué au calcul d'une flamme laminaire étirée et les résultats sont comparés aux calculs en chimie complexe. Il apparaît que le mécanisme réduit reproduit correctement la structure et l'extinction de la flamme à pression atmosphérique. La structure de la flamme autour de la zone de réaction reste bien décrite jusqu'à la pression de dix atmosphères. Par ailleurs, le gain en temps de calcul est un facteur proche de 4. Enfin, une étude expérimentale de ces flammes est présentée. Trois types de résultats sont proposés: tomographie par plan laser, vélocimétrie laser et mesures de distance de flammes par déviation de faisceau laser.
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Le modèle de la flamme cohérente, développé au laboratoire EM2C, considère la combustion turbulente comme l'assemblage de flammelettes laminaires étirées convectées et déformées par la turbulence. L'étude des flammelettes laminaires permet: 1) de valider les mécanismes chimiques; 2) de dégager les réactions prépondérantes de la combustion; 3) de connaitre la structure fine du front de flamme soumis à un étirement; 4) de connaitre, pour une pression et une température des gaz frais données, les limites d'extinction (étirement maximal) de la flammelette pour une richesse donnée, et les limites d'inflammabilité (richesse mini et maxi) pour un étirement donné. Ce travail se subdivise en deux parties l'une expérimentale et l'autre numérique. Le chapitre 1 est consacré à l'étude expérimentale de flammes laminaires étirées de prémélange propane-air. On y trouvera une description de l'installation expérimentale (bruleurs, montage mécanique, alimentation en gaz et système de débitmétrie à cols soniques), ainsi que les techniques de mesure de vitesse par vélocimétrie laser, de température par thermocouple, de distance de flammes par déviation de faisceau laser et la visualisation de l'écoulement par tomographie laser (photographie et vidéo). Le chapitre 2 est consacré à la modélisation et au traitement numérique des flammes laminaires étirées. On y trouvera une description de l'écriture des équations de bilan des mélanges réactifs gazeux, des expressions des propriétés de transport et des variables thermodynamiques, les notions de réactions chimiques et de mécanisme cinétique, les équations de bilan des flammes laminaires étirées (formulation a étirement constant et formulation a vitesse imposée), les conditions aux limites et la méthode de résolution numérique des équations de bilan (couplage de la méthode de newton et d'un maillage adaptatif). Le chapitre 3 est consacré à l'étude numérique de flammes laminaires étirées de prémélange propane-air: calcul en chimie complexe (123 réactions et 33 espèces chimiques). On y trouvera l'influence de la température des gaz frais, de l'étirement, de la richesse et de la vitesse d'injection des gaz frais sur la structure des flammes. Enfin une comparaison théorie/expérience est présentée montrant les avantages et les inconvénients de la modélisation ainsi que les limites de l'expérience. Le chapitre 4 est une copie de l'article présenté au SPIE’S International Symposia On Laser Engineering. Laser application in combustion and combustion diagnostics. (19-20 january 1993 SPIE Proceeding vol. 1862 Los Angeles, California, USA) “Laser Doppler velocimetry measurements in a laminar counter flow premixed double flame: comparison with numerical calculations”.
Author: Sami Belhalfaoui Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 250
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Dans ce mémoire sont analysées les sources d'erreur dans les comparaisons calcul/mesures en conbstion laminaire. On se place tout d'abord du point de vue du calcul seul et on étudie la sensibilité de la simulation aux constantes de la cinétique chimique et du transport dans un flamme de diffusion H2/air. On examine ensuite l'effet au niveau de modélisation rentenu pour le transport des espèces, dans des flammes de diffusion H2/air, CH4/air et C3H8/air. La diffusion thermique multicomposants a un impact fort sur l'étirement d'extinction de ces flammes, en particulier lorsque le combustible y est dilué. On s'intéresse ensuite à l'émission sontanée OH* et CH* de flammes de méthane (prémélange et diffusion), et on compare des signaux expérimentaux (locaux et intégrés) et des signaux synthétiques obtenus en ajoutant au modèle de chimie complexe un sous-modèle pour l'émission spontanée. Si les signaux locaux semblent mal se recouper, les signaux globaux calculés et mesurés, en revanche, sont en bon accord qualitatif. La simulation de l'absoption du rayonnement OH* à l'aide d'un modèle raie par raie, montre l'importance de ce phénomène à haute pression et explique une partie de l'écart quantitatif entre calcul et mesures. Enfin on traite des signaux expérimentaux (diffusion Rayleigh, absoption OH et LIF OH linéaire) obtenus sur des flammes à contre-courant H2/air, CH4/air et C3H8/air. Des modèles spécifiques (sections efficaces de diffusion Rayleigh ou module LASKIN décrivant la spectroscopie LIF de OH) permettent alors, à partir de calculs en chimie complexe, de reconstituer des grandeurs locales directement comparables à l'expérience. Grâce à la bonne similitude entre signaux simulés et mesurés on est en mesure de situer les limites des hypothèses de post-traitement.
Author: Ebrahim Djavdan
Author: Ebrahim Djavdan![Etude [sic] numérique et expérimentale de flammes laminaires étirées de prémélange propane-air PDF](https://books.google.com/books/content/images/frontcover/Mql1tgAACAAJ?fife=w80-h100)
Author: MOHAMED.. SENNOUN
Author: Sami Belhalfaoui