Etude du mélange dégénéré à quatre ondes appliqué aux diagnostics de milieux en combustion : Analyse du radical OH

Diagnostics of combustion by degenerate four wave mixing: analysis of the oh radical

• Auteur / Autrice : Hervé Bervas
• Direction : Sylvie Le Boiteux
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance en 1994
• Etablissement(s) : Paris 13

Mots clés

Mots clés contrôlés

Spectroscopie

Méthane

Flamme

Combustion

Résumé

Ce mémoire est consacré à l'étude de la technique de mélange dégénéré à quatre ondes triplement redonnant appliquée à la détection d'espèces à l'état de traces dans des flammes. Le but est d'utiliser cette technique comme un moyen de diagnostic optique de milieux gazeux, c'est-à-dire d'avoir accès, grâce à elle, à des mesures de concentrations et de températures de l'espace ou du milieu sonde. La modélisation des formes de raies et des intensités nécessaire pour de telles mesures est effectuée dans un premier temps en champs faibles (calcul perturbatif) pour les géométries de conjugaison de phase et vers l'avant (boxcars pliée). Une comparaison avec les signaux de drasc à la résonance est faite. Les forces de raies rotationnelles de mélange dégénéré à quatre ondes sont déterminées pour des modèles diatomiques; les cas (a) et (b) de Hund et différentes polarisations des ondes incidentes sont envisagées. Pour la géométrie vers l'avant, un modèle reposant sur un système à trois niveaux nous permet de prédire les profils spectraux et les intensités pour des ondes pompes d'intensités arbitraires. Les effets de la saturation des transitions à un photon peuvent ainsi être pris en compte. Les calculs sont effectues dans des conditions thermodynamiques ou largeurs collisionnelles et doppler sont comparables comme c'est souvent le cas pour des espèces produites en flammes. La validité du modèle perturbatif et du calcul des forces de raies est étudiée sur des profils spectraux de raies rotationnelles du radical oh produit dans une flamme plate de prémélange méthane-air à pression atmosphérique et a plus haute pression (jusqu'a 15 bars). Des profils verticaux de la répartition de ce radical dans la flamme a 1,5 et 10 bars sont enregistres. La faisabilité de mesures de températures par mélange dégénéré est discutée. En conjugaison de phase, des profils spectraux obtenus en champs forts sont présentes. Des profils similaires enregistres dans la géométrie vers l'avant sont comparés avec le modèle à trois niveaux. Enfin, les détectivités sont données en champs faibles, en champs forts, a pression atmosphérique et à haute pression. Notre étude montre que la détectivité optimale est obtenue en boxcars pliée pour des intensités des ondes pompes voisines de l'intensité de saturation des transitions a un photon (50 ppm a 1 bar et a 2200 k)