Etude expérimentale et numérique d’une décharge électrique appliquée à l’allumage d’un milieu réactif

Experimental and numerical study of an electrical discharge applied to the ignition of a reactive mixture

• Auteur / Autrice : Clément Zaepffel
• Direction : Claude Fleurier
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique des gaz et des plasmas
• Date : Soutenance en 2008
• Etablissement(s) : Orléans

Mots clés

Mots clés contrôlés

Spectroscopie d'émission

Automobiles -- Allumage

Décharges électriques

Résumé

La tendance naturelle ou imposée par le législateur à réduire la consommation de carburant et l’émission de polluants, pousse les constructeurs de moteur à combustion à modifier les régimes de fonctionnement de ces moteurs. Pour le secteur automobile, il s’agit notamment d’utiliser des mélanges pauvres en carburant, ou dilués, ou encore d’utiliser la combustion à plus haute pression. Ces conditions rendent le déclenchement de combustion plus difficile, et relancent l’intérêt pour les études concernant l’allumage et les dispositifs associés généralement basés sur des décharges électriques. Cette thèse présente l’étude d’une décharge électrique de type étincelle et de son action sur le déclenchement de la combustion dans une mélange réactif air/méthane. Ce travail a été mené expérimentalement et complété par une simulation numérique. L’imagerie nous a permis d’obtenir des renseignements sur les dimensions de la décharge électrique et sur les temps caractéristiques des phénomènes. La spectroscopie d’émission nous a permis de déterminer la température et la densité électronique du plasma de décharge, et de vérifier ainsi que le plasma était à l’équilibre thermodynamique local durant les premières microsecondes. Une partie des ces résultats expérimentaux ont fourni des conditions initiales réalistes pour la simulation numérique de la décharge électrique et de l’allumage. Une autre partie des résultats a permis la validation des résultats du code. Cette simulation a notamment mis en évidence le rôle de la décharge dans la création de mouvements convectifs au voisinage des électrodes.