Thèse soutenue

Dynamique non linéaire de fronts de flammes : expériences et modélisation

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Auteur / Autrice : Basile Radisson
Direction : Bruno DenetChristophe Bernard Alphonse Almarcha
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Sciences pour l'ingénieur. Energétique
Date : Soutenance le 02/04/2019
Etablissement(s) : Aix-Marseille
Ecole(s) doctorale(s) : Ecole doctorale Sciences pour l'Ingénieur : Mécanique, Physique, Micro et Nanoélectronique (Marseille)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de Recherche sur les Phénomènes Hors Equilibre (IRPHE) (Marseille)
Jury : Président / Présidente : Christophe Clanet
Examinateurs / Examinatrices : Gregory Sivashinsky, Guy Joulin, Joël Quinard
Rapporteurs / Rapporteuses : Yves d' Angelo, Françoise Baillot

Résumé

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Les flammes de prémélange sont souvent minces devant les échelles de l’écoulement dans lequel elles évoluent. La description de leur dynamique peut alors se réduire à des équations d’évolution pour leur front. Ce manuscrit présente une série d’expériences de laboratoire qui visent à valider la pertinence de telles modélisations. Les expériences sont menées dans une configuration quasi-2D (brûleur de Hele-Shaw) permettant une analyse fine de la dynamique de l’interface. Dans une première partie, l’évolution d’une flamme initialement plane et se propageant dans un écoulement au repos est étudiée. Pour la première fois, une comparaison quantitative de l’évolution non-linéaire avec une équation de type Michelson-Sivashinsky est obtenue. Par ailleurs, on montre que les solutions analytiques de cette équation permettent de prédire certaines propriétés statistiques du front. Ces prédictions restent valables même aux temps longs lorsque le bruit joue un rôle important dans la dynamique. Dans une deuxième partie, l’influence de l’enceinte du brûleur est étudiée. Un nouveau mécanisme de couplage vibroacoustique, propre à cette géométrie confinée,est identifié. Les propriétés de ces modes de structure sont ensuite exploitées pour étudier l’interaction d’une flamme avec un forçage périodique. Enfin, ces flammes quasi-2D, planes en moyenne, sont soumises à un écoulement faiblement turbulent. L’évolution de la vitesse de flamme avec l’intensité du forçage transite d’un régime super-linéaire aux très faibles forçages vers un régime sous-linéaire quand l’intensité turbulente s’approche de la vitesse de flamme laminaire