Etude expérimentale de la combustion initiée par effet catalytique d'un mélange hydrogène-air en écoulement supersonique

Experimental study on the ignition in a hydrogen-air premixed supersonic flow by means of catalytic effect

• Auteur / Autrice : Marc Bellenoue
• Direction : Tadashi Kageyama
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Énergétique
• Date : Soutenance en 1997
• Etablissement(s) : Poitiers

Mots clés

Mots clés contrôlés

Oscillations

Catalyseurs au platine

Catalyseurs métalliques

Couche limite

Frittage (métallurgie)

Tourbillons (mécanique des fluides)

Résumé

Le statoreacteur a combustion en flux supersonique est l'un des propulseur aerobie envisages pour les vehicules hypersoniques (m > 5). Lors de la transition du regime d'ecoulement subsonique au regime supersonique dans la chambre de combustion, les conditions a l'entree de celle-ci n'autorisent pas l'inflammation spontanee du carburant (hydrogene). Le but des travaux presentes dans ce memoire est, d'une part, la mise au point d'un procede d'initiation de la combustion lors de cette transition, d'autre part, l'etude du developpement de la combustion d'un premelange d'hydrogene et d'air. Une soufflerie supersonique a haute temperature generatrice a ete realisee a cette fin. Un modele numerique monodimensionnel a ete elabore afin de deduire, des repartitions de pressions parietales, le rendement de combustion. L'installation d'une plaque catalytique de platine pur en paroi a permis d'etudier l'initiation et le developpement de la combustion pour des richesses de 0,13 a 0,21. Un tel catalyseur a ete choisi afin de pallier au phenomene de frittage qui se produit a haute temperature. L'etude de deux longueurs de plaques catalytiques a montre le role essentiel de ce parametre sur le processus d'allumage. En outre, l'importance des pertes de chaleurs aux parois a egalement ete mise en evidence. Ce travail a ete complete par la definition d'un dispositif passif aerodynamique d'amelioration des taux de melange des couches cisaillees supersoniques ; son principe consiste a generer des tourbillons dont l'axe est parallele a la direction principale des ecoulements. L'influence de l'incidence des generateurs de tourbillons a ete examinee. Le dispositif a ensuite ete adapte au cas reactif afin d'accroitre le rendement de la combustion. Il s'est avere tres efficace puisque, pour des richesses superieures a 0,19, l'emballement de la combustion a ete observe