Étude cinétique de la combustion en flamme prémélangée de molécules modèles présentes dans les gazoles

Kinetic combustion studies of surrogate diesel fuel molecules in premixed flames

• Auteur / Autrice : Émir Pousse
• Direction : Frédérique Battin-Leclerc, Pierre-Alexandre Glaude
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie des procédés et des produits
• Date : Soutenance le 08/01/2009
• Etablissement(s) : Vandoeuvre-les-Nancy, INPL
• Ecole(s) doctorale(s) : RP2E - Ecole Doctorale Sciences et Ingénierie des Ressources, Procédés, Produits, Environnement
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Département de Chimie Physique des Réactions (Nancy)
• Jury : Président / Présidente : Rodolphe Minetti
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Frédérique Battin-Leclerc, Pierre-Alexandre Glaude, Rodolphe Minetti, Jacques Vandooren, Christian Vovelle, René Fournet, Pascal Manuelli, Jean-Florent Genies
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Jacques Vandooren, Christian Vovelle

Mots clés

Mots clés contrôlés

Oxydation

Méthane

Moteurs -- Combustion

Mots clés libres

Flamme laminaire de pré-mélange

Moteur HCCI

Carburant Diesel

Modèle cinétique

Indane

N propylcyclohexane

N butylbenzène

Méthane

Oxydation

Combustion

Premixed laminar flame

HCCI engine

Diesel fuel

Indane

Combustion

Oxidation

Methane

N-butylbenzene

N propylcyclohexane

Kinetic model

Résumé

Le moteur HCCI pourrait être une alternative intéressante aux procédés de combustion conventionnels. Néanmoins, le contrôle de la combustion reste difficile dans ce moteur car, contrairement au moteur essence et Diesel, celui-ci est directement contrôlé par la chimie d’oxydation du combustible. Une connaissance très précise des modèles cinétiques détaillés de l’oxydation du carburant est donc indispensable pour pouvoir contrôler ce mode de combustion. L’objectif de cette thèse était de développer et valider expérimentalement des modèles cinétiques d’oxydation à haute température de 3 molécules modèles du gazole en utilisant un brûleur à flamme plate laminaire comme dispositif expérimental. Cette étude présente de nouveaux résultats expérimentaux obtenus sur une flamme laminaire pauvre pré mélangée de méthane ensemencée respectivement avec du n butylbenzène, du n propylcyclohexane et de l’indane. Un modèle cinétique d’oxydation a été développé et validé à haute température pour le n butylbenzène et un autre a été validé en flamme pour le n propylcyclohexane. Dans l’ensemble, ces modèles ont permis de simuler correctement les profils de la plupart des produits mesurés en flamme. Par ailleurs, un modèle cinétique qualitatif d’oxydation pour l’indane a été proposé

The HCCI engine could be an interesting alternative to conventional combustion processes. However, the control of the combustion remains difficult in this engine because, unlike the gasoline and diesel engine, it is directly related to the chemical oxidation of fuel. The development of accurate detailed kinetic models of the oxidation of fuel is therefore essential to control this mode of combustion. The aim of this PhD was to develop and experimentally validate high temperature kinetic oxidation models for 3 molecules representative of diesel fuel by using a flat flame burner experimental device. This study presents new experimental results obtained in a lean laminar premixed methane flame seeded respectively with n butylbenzene, n propylcyclohexane and indane. A kinetic oxidation model was developed and validated at high temperature for n-butylbenzene and another one was validated in flame for n propylcyclohexane. Overall, the models correctly simulated the profiles of most products measured in the flames. Moreover, a qualitative kinetic model for the oxidation of indane has been proposed