Etude de la structure et de la dynamique spatio-temporelle des fronts de flamme instantanes en combustion premelangee

Structure and space time dynamics of instantaneous flame fronts in premixed combustion

• Auteur / Autrice : Chaouki Ghenai
• Direction : Iskender Gökalp
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences appliquées
• Date : Soutenance en 1995
• Etablissement(s) : Orléans

Résumé

Ce memoire porte sur l'etude de la structure et de la dynamique spatio-temporelle des fronts de flamme instantanes en combustion premelangee. L'objectif global de cette etude est de comprendre les mecanismes d'interaction entre la structure de la turbulence et la dynamique des fronts de flamme instantanes par la mise en uvre d'une double approche: une approche experimentale, utilisant des techniques fiables et ayant une resolution spatio-temporelle appropriee, une approche theorique, utilisant les modeles de combustion turbulente les plus recents visant a les valider ou a les ameliorer. La principale technique de diagnostic optique utilisee est la diffusion de la lumiere par effet rayleigh. Celle-ci est appliquee a l'etude des flammes de premelange coniques laminaires et turbulentes. Les flammes de methane-air etudiees sont stabilisees sur des bruleurs du type bec bunsen. Les mesures concernent principalement le champ scalaire instantane des flammes (temperature ou densite) en utilisant la technique de diffusion de la lumiere par effet rayleigh en un ou deux points. Un nouveau dispositif experimental a ete concu et developpe dans cette etude ; il permet d'effectuer des mesures par effet rayleigh du champ scalaire en deux points suivant la direction radiale, axiale et le long des contours ou la densite moyenne de la flamme reste constante. Pour la flamme laminaire, l'etude a pour but de fournir les donnees necessaires sur l'epaisseur et la vitesse de propagation laminaire que nous utilisons dans l'estimation des parametres concernant la dynamique temporelle des flammelettes ainsi que sur l'effet de la gravite (ou de la convection naturelle). Pour la premiere fois, la technique de diffusion rayleigh a ete utilisee dans l'etude de la stabilite des flammes laminaires premelangees. Pour les flammes turbulentes de premelange dans le regime des flammelettes, l'objectif essentiel de ce travail est la caracterisation de la structure et de la dynamique spatio-temporelle des fronts de flamme instantanes. Les mesures par effet rayleigh en un et deux points ont permis de determiner les echelles spatiales et temporelles de la dynamique des flammelettes, leur vitesse de convection et leur vitesse de propagation normale, le facteur d'orientation de la normale a la flammelette, la densite surfacique de flamme ainsi que le taux moyen de production chimique. Ces resultats experimentaux sont compares aux predictions de divers modeles de flammelettes, notamment a celles des modeles proposes par bray, moss, champion et libby