Dynamique des interactions acoustique-combustion

Dynamics of the interactions between acoustics and combustion

• Auteur / Autrice : Sébastien Ducruix
• Direction : Sébastien Candel
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Energétique
• Date : Soutenance en 1999
• Etablissement(s) : Châtenay-Malabry, Ecole centrale de Paris
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire d'énergétique moléculaire et macroscopique, combustion (Gif-sur-Yvette, Essonne)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Acoustique

Combustion

Mots clés libres

Couplage

Instabiblités

Résumé

Ce document traite de la dynamique des interactions entre les ondes acoustiques, les écoulements et la combustion prémélangée, au travers d'une flamme conique. Pour des modulations acoustiques planes longitudinales à basse fréquence de l'écoulement amont, la flamme se comporte comme un filtre passe-bas. Un modèle théorique permettant de prédire la fonction de transfert de la flamme est développé. Celle-ci lie le dégagement de chaleur instationnaire aux oscillations de vitesses. Le domaine de validité du modèle est analyse, à l'aide de résultats expérimentaux, obtenus grâce à de nombreux diagnostics, et de simulations numériques, rendues possible par une modélisation adéquate de la structure de la flamme, et par le traitement rigoureux de la génération et de la propagation d'ondes acoustiques dans le domaine de calcul. On étudie également des interactions entre un champ acoustique intense et la flamme. Celle-ci initialement conique prend la forme d'une calotte hémisphérique et l'écoulement moyen, pilote par l'acoustique, est fortement défléchi. La stabilité du front est établi en fonction de l'amplitude de l'excitation et une explication du comportement de la flamme est proposé. Pour de fortes amplitudes d'excitation, l'instabilité paramétrique secondaire du front de flamme apparait et le seuil de déclenchement est caractérisé. A l'aide d'un système à quatre haut-parleurs, un écoulement tournant est crée en sortie de brûleur, et l'effet de celui-ci sur la flamme est étudié. Quatre cellules stationnaires apparaissent à la surface de celle-ci. Une modélisation théorique basée sur l'équation pour G, est établie. Enfin, pour certaines conditions de flamme pulsée, les effets de fortes courbures sur la vitesse de déplacement du front ont été analysés. La longueur de Markstein, grandeur essentielle en dynamique de la combustion, est évaluée pour le méthane et le propane à différentes richesses et comparée aux résultats expérimentaux et numériques antérieurs.