Développement de la technique de fluorescence induite par laser pour la mesure de température : application à une machine à compression rapide

par Manuel Kühni

Thèse de doctorat en Mécanique et énergétique

Sous la direction de Philippe Guibert.

Soutenue en 2010

à Paris 6 .

mots clés

• Fluorescence induite par laser
• Thermométrie -- Instruments

Résumé

L’objectif de cette thèse consiste à développer une méthode de mesure quantitative de champs de température d’une espèce dopée au moyen de la fluorescence induite par laser (LIF). Cette technique est appliquée pour caractériser les hétérogénéités de températures venant initier une combustion de type HCCI. L’application finale de ce travail est réalisée sur une machine à compression rapide (MCR). Pour atteindre cet objectif, la première étape de ce travail s’attache surtout à développer une méthodologie de mesure quantitative de température par LIF, et ce sur une gamme étendue de température (473-873 K) et de pression (0,1-4 MPa). L’approche méthodologique consiste tout d’abord à déterminer le traceur fluorescent le plus satisfaisant à partir d’une étude paramétrique sur différents traceurs (hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP), cétones, diones). Pour ses propriétés spectroscopiques et physico-chimiques, le fluoranthène est retenu comme dopant. L’étude sur la fluorescence de ce dopant est réalisée sur une enceinte haute pression – haute température où l’influence des facteurs thermodynamiques et spectroscopiques est soulignée. D’une manière générale, lorsque la pression augmente, le rendement quantique de fluorescence augmente jusqu’à une valeur limite de pression, et diminue lorsque la température augmente. Un modèle photophysique du rendement quantique de fluorescence en fonction des gaz ambiants utilisés et des paramètres thermodynamiques vient compléter l’étude expérimentale. A partir de cette calibration et d’un post-traitement des signaux de fluorescence, les champs de température dans la chambre de combustion de la MCR sont présentés à différents instants

Titre traduit

Developpement of a quantitative temperature measurement by laser induced fluorescence : application to a rapid compression machine

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