Instabilites forcees d'une flamme vibrante conique de premelange

Forced instabilities of a vibrating conical premixed flame

• Auteur / Autrice : Adnen Bourehla
• Direction : Roger Prud'homme
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences appliquées
• Date : Soutenance en 1994
• Etablissement(s) : Paris 6

Résumé

Cette these est consacree a l'etude experimentale et theorique d'une flamme quasi-conique de premelange air/ch#4 vibrant sous l'effet d'instabilites forcees de l'ecoulement amont. Ce dernier est soumis a une perturbation acoustique dont la frequence et l'amplitude sont imposees. La reponse de l'ecoulement a ete etudiee en presence et en absence de flamme. En reponse a la perturbation, la flamme prend differentes formes suivant le couplage frequence/amplitude ou encore nombre de strouhal/vitesse reduite acoustique. En fonction de ces parametres, nous avons etabli un diagramme regroupant les differentes configurations de flamme. Une etude geometrique et cinematique a ete appliquee a trois configurations de flamme selectionnees sur le diagramme: plissee, parametrique et chaotique. Les deux premieres subissent un plissement sous l'effet d'un ebranlement depuis la base du front jusqu'au sommet. La premiere est caracterise par l'apparition de cusps a forte amplitude et d'un phenomene de filtrage a forte frequence. La seconde se manifeste comme la reponse a une excitation parametrique decrite par l'equation de mathieu. Enfin la derniere presente un chaos uniquement spatial. L'etude geometrique a necessite la mise au point d'un nouveau systeme d'exploitation du traitement d'images. En confrontant les resultats cinematique et geometrique du jet force en presence et en absence de flamme, nous avons mis en evidence l'effet stabilisateur de la flamme sur le jet. Le modele theorique donnant l'equation d'evolution du front de flamme plissee, a ete resolu dans le cas de fortes perturbations en ecoulement compressible et incompressible. La compressibilite du champ de vitesse a introduit une variabilite de la vitesse normale de combustion. L'equation d'evolution du front presente un aspect non lineaire. Pour les fortes amplitudes, la solution correspondante est multivaleurs. Nous avons adapte la methode des caracteristiques pour resoudre cette equation en compressible et incompressible. Celle-ci etant ecrite sous forme conservative, la solution multivaleurs a ete corrigee, ce qui se traduit sur le front par des cusps representant bien le phenomene physique