Academic literature on the topic 'Cisaillement du front de flamme'

The Core Zone, a broad region located between the Superior and North Atlantic cratons and predominantly underlain by Archean gneiss and granitoid rocks, remained until recently one of the less well known parts of the Canadian Shield. Previously thought to form part of the Archean Rae Craton, and later referred to as the Southeastern Churchill Province, it has been regarded as an ancient continental block trapped between the Paleoproterozoic Torngat and New Quebec orogens, with its relationships to the adjacent Superior and North Atlantic cratons remaining unresolved. The geochronological data presented herein suggest that the Archean evolution of the Core Zone was distinct from that in both the Superior and North Atlantic (Nain) cratons. Moreover, the Core Zone itself consists of at least three distinct lithotectonic entities with different evolutions, referred to herein as the George River, Mistinibi-Raude and Falcoz River blocks, that are separated by steeply-dipping, crustal-scale shear zones interpreted as paleosutures. Specifically, the George River Block consists of ca. 2.70 Ga supracrustal rocks and associated ca. 2.70–2.57 Ga intrusions. The Mistinibi-Raude Block consists of remnants of a ca. 2.37 Ga volcanic arc intruded by a ca. 2.32 Ga arc plutonic suite (Pallatin) and penecontemporaneous alkali plutons (Pelland and Nekuashu suites). It also hosts a coarse clastic cover sequence (the Hutte Sauvage Group) which contains detrital zircons provided from locally-derived, ca. 2.57–2.50 Ga, 2.37–2.32 Ga, and 2.10–2.08 Ga sources, with the youngest concordant grain dated at 1987 ± 7 Ma. The Falcoz River Block consists of ca. 2.89–2.80 Ga orthogneiss intruded by ca. 2.74–2.70 granite, tonalite, and granodiorite. At the western margin of the Core Zone, the George River Block and Kuujjuaq Domain may have been proximal by ca. 1.84 Ga as both appear to have been sutured by the 1.84–1.82 Ga De Pas Batholith, whereas at its eastern margin, the determination of metamorphic ages of ca. 1.85 to 1.80 Ga in the Falcoz River Block suggests protracted interaction with the adjacent Lac Lomier Complex during their amalgamation and suturing, but with a younger, ‘New Quebec’ overprint as well. The three crustal blocks forming the Core Zone add to a growing list of ‘exotic’ Archean to earliest Paleoproterozoic microcontinents and crustal slices that extend around the Superior Craton from the Grenville Front through Hudson Strait, across Hudson Bay and into Manitoba and Saskatchewan, in what was the Manikewan Ocean realm, which closed between ca. 1.83–1.80 Ga during the formation of supercontinent Nuna.RÉSUMÉLa Zone noyau, une vaste région située entre les cratons du Supérieur et de l’Atlantique Nord et reposant principalement sur des gneiss archéens et des roches granitiques, est demeurée jusqu’à récemment l’une des parties les moins bien connues du Bouclier canadien. Considérée auparavant comme faisant partie du craton archéen de Rae, puis comme la portion sud-est de la Province de Churchill, on l’a perçue comme un ancien bloc continental piégé entre les orogènes paléoprotérozoïques des Torngat et du Nouveau-Québec, ses relations avec les cratons supérieurs adjacents et de l’Atlantique Nord demeurant nébuleuses. Les données géochronologiques présentées ici permettent de penser que l’évolution archéenne de la Zone noyau a été différente de celle des cratons du Supérieur et de l’Atlantique Nord (Nain). De plus, la Zone noyau elle-même se compose d’au moins trois entités lithotectoniques distinctes avec des évolutions différentes, appelées ici les blocs de la rivière George, de Mistinibi-Raude et de la rivière Falcoz, lesquels sont séparées par des zones de cisaillement crustales à forte inclinaison, conçues comme des paléosutures. Plus précisément, le bloc de la rivière George est constitué de roches supracrustales d'env. 2,70 Ga, et d’intrusions connexes d'env. 2,70–2,57 Ga. Le bloc Mistinibi-Raude est constitué de vestiges d’un arc volcanique d'env. 2,37 Ga, recoupé par une suite plutonique d’arc d'env. 2,32 Ga (Pallatin) et de plutons alcalins péné-contemporains (suites Pelland et Nekuashu). Il contient également une séquence de couverture clastique grossière (le groupe Hutte Sauvage) renfermant des zircons détritiques de sources locales, âgés d'env. 2,57–2,50 Ga, 2,37–2,32 Ga et 2,10–2,08 Ga, le grain concordant le plus jeune étant âgé de 1987 ± 7 Ma. Le bloc de la rivière Falcoz est formé d’un orthogneiss âgé d'env. 2,89–2,80 Ga, recoupé par des intrusions de granite, tonalite et granodiorite âgées d'env. 2,74–2,70 Ga. À la marge ouest de la Zone noyau, le bloc de la rivière George et du domaine de Kuujjuaq peuvent avoir été proximaux il y a 1,84 Ga env., car les deux semblent avoir été suturés par le batholithe De Pas il y a environ 1,84–1,82 Ga, alors qu’à sa marge est, la détermination des datations métamorphiques de 1,85 à 1,80 Ga dans le bloc de la rivière Falcoz suggère une interaction prolongée avec le complexe adjacent du lac Lomier durant leur amalgamation et leur suture, mais affecté aussi d’une surimpression « Nouveau Québec » plus jeune. Les trois blocs crustaux formant la Zone noyau s’ajoutent à une liste croissante de micro-continents et d’écailles crustales « exotiques » archéennes à paléoprotérozoïques très précoces qui s’étalent autour du craton Supérieur depuis le front de Grenville jusqu’au Manitoba, à travers le détroit d’Hudson, la baie d’Hudson jusque dans le Manitoba et la Saskatchewan, là où s’étendait l’océan Manikewan, lequel s’est refermé il y a environ 1,83–1,80 Ga, pendant la formation du supercontinent Nuna.

Cette étude porte sur des flammes en V, diphasiques, stabilisées dans un écoulement pseudo-laminaire ou modérément turbulent. Un support de combustible gazeux est également injecté pour aider à la stabilisation des flammes, en particulier en régime turbulent. Une approche expérimentale et une approche numérique (Simulation Numérique Directe) sont menées simultanément. Les mêmes outils de post-traitement sont utilisés pour traiter les résultats des expériences et des simulations. Expérimentalement, l'écoulement est caractérisé en terme de distribution en taille des gouttes (Malvern), propriétés de la turbulence (PIV), répartition qualitative de la vapeur de combustible (PLIF sur acétone) et distribution en température des gouttes (réfractométrie d'arc-en-ciel). Numériquement, l'écoulement gazeux est décrit par les équations de Navier-Stokes dans le cadre eulérien. Le couplage avec la phase liquide est de type two-way avec un solveur lagrangien pour les gouttes. La cinétique chimique dérive des résultats de chimie complexe issus de Chemkin (schéma cinétique de San Diego pour l'acétone auquel sont ajoutées les réactions d'oxydation de l'acétone). Le modèle de flamme épaissie (facteur d'épaississement et fonction d'efficacité) est utilisé, dans le cadre de la DNS à des fins d'analyse, pour permettre une réduction du maillage et un gain de temps de calcul. Les propriétés moyennes géométriques et locales de la flamme sont déterminées et analysées: morphologie des flammes, angle d'ouverture, variable de progrès, évolution du flame brush, courbure et cisaillement. L'angle d'ouverture de la flamme est utilisé pour caler les paramètres de la simulation. L'évolution de la température des gouttes devant le front de flamme est étudiée pour les différentes conditions de turbulence, selon les deux approches. Les données de la DNS sont utilisées pour développer une méthode de calcul du cisaillement, à partir des données expérimentales, selon la méthode tensorielle
This work deals with V-shaped two-phase flames stabilised in a pseudo-laminar or moderated turbulent flow. Some gaseous fuel is also injected to help turbulent flames stabilisation. An experimental approach and a numerical approach (Direct Numerical Simulation) are conducted simultaneously. The same tools are used for post-processing of experimental and numerical data. The flow is experimentally charaterised in term of droplet size distribution (Malvern), turbulent properties (PIV), qualitative fuel repartition (PLIF on acetone) and droplet temperature distribution (rainbow refractometry). The gaseous flow is numerically defined by Navier-Stokes equations in an eulerian framework. Two-way coupling is use to determine interaction of gaseous and liquid phases. A lagrangian solver is used for the dispersed phase. Chemical kinetics is derived from complex chemistry results computed with Chemkin (San Diego mechanism for n-heptane with acetone oxydation reactions). Flame front is artificially thickened (Flame thickness factor and efficiency function). This enables reduction of the mesh size which is time saving. Mean geometrical and local properties of the flame front are determined: morphology, flame angle, progress variable, flame brush evolution, curvature and strain rate. The mean flame angle is used to ajust DNS parameters. The evolution of the droplets mean temperature is presented for different turbulent conditions and from experimental and numerical approaches. DNS fields are used to develop a calculation method of strain rate from experimental data following tensorial method

Simulation d'oscillations de relaxation dans un modele de retrocombustion dans un solide poreux, de l'instabilite thermodiffusive, et de l'instabilite hydrodynamique de darrieus-landau. Etude de l'extinction par pertes de chaleur a la paroi d'un tube et de l'interaction entre une flamme courbee et du bruit dans l'ecoulement

Nous avons contribue a la modelisation et a l'etude de l'effet hump qui est une anomalie de survitesse et de surpression observee lors de la combustion de certains blocs de propergols solides dans des propulseurs. Le modele mathematique considere consiste en un systeme forme d'une equation parabolique pour la temperature et d'une equation d'hamilton-jacobi representant la propagation du front de flamme dans un milieu strie. Apres un decouplage de ces deux equations, on a pu etudier l'equation d'hamilton-jacobi comme une equation de propagation d'un front de flamme. La difficulte et la nouveaute viennent du fait que le milieu est strie et donc non homogene. En plus, les stries peuvent avoir un angle quelconque avec le front de propagation. Les resultats obtenus sont de deux ordres: dans les cas vertical et horizontal, une etude mathematique complete (existence, unicite et homogeneisation) a ete menee. Dans le cas des striations obliques, on dispose egalement d'un theoreme d'existence. Les resultats theoriques sur les solutions quasi-periodiques (ou decalees) et les calculs numeriques montrent que la vitesse moyenne du front est une fonction croissante de l'angle, ce qui est en parfaite correlation avec l'effet hump. Une etude de stabilite des schemas numeriques utilises a complete ce travail

La modelisation d'une anomalie dans la combustion de propergols solides (effet bosse) conduit a l'etude de la propagation d'un front de flamme dans un milieu heterogene strie. Le modele mathematique, decrit par une equation de hamilton-jacobi, est etudie des points de vue theorique et numerique. Les solutions d'une telle equation sont cherchees dans la classe des solutions de viscosite et sa resolution numerique est effectuee au moyen des schemas eno, d'ordre 2, mis sous forme differenciee

Ce mémoire concerne l'étude expérimentale de la flamme turbulente en V d'un prémélange hydrogène-air en régime de flamme plissée. Les influences de la turbulence initiale, du confinement et de la richesse sur le champ de vitesse et la structure spatiale du front de flamme ont été étudiées. Les champs de vitesse conditionnel et non conditionnel ont été mesurés par vélocimétrie Doppler laser. La statistique de la structure spatiale du front a été réalisée par tomographie laser couplée au traitement d'image. La corrélation entre les fluctuations de vitesse de l'écoulement et de position du front a été réalisée en les mesurant simultanément. L'ensemble des effets du passage intermittent du front, de la propriété du mélange et de la configuration de la flamme a une influence différente sur le champ dynamique apparent. Les évolutions de la structure spatiale du front de flamme dépendent de la turbulence initiale et non de la turbulence locale. Le comportement de la flamme augmente la zone d'intermittence mais cela ne modifie pratiquement pas la caractéristique du plissement du front. Il est démontré qu'il y a une différence entre l'échelle de plissement du front et l'échelle de longueur scalaire (proposée dans le modèle BML). Dans notre condition de flamme, la corrélation des fluctuations de vitesse et de position signifie que la position spatiale du front est associée à l'écoulement des gaz frais

Les flammes turbulentes de prémélange pauvre ont un intérêt fondamental et pratique. Ce travail étoffe leur connaissance (changements de structure, richesse, paramètres de turbulence).
Nous décrivons macroscopiquement la flamme par imagerie Mie avec les iso-c, l'épaisseur turbulente, l'échelle de plissements et la densité de surface de flamme. Nous étudions la structure du front de flamme instantané, la statistique de la courbure du front, l'épaisseur du front de flamme par imagerie Rayleigh. Nous caractérisons les épaisseurs thermiques (zone de réaction et de préchauffage) et déterminons la corrélation entre l'épaisseur et la courbure du front de flamme.
Nous confrontons nos données aux modèles de combustion turbulente de prémélange (BML et ceux basés sur la dissipation scalaire). Nous étudions les distributions des longueurs d'entrecroisement, et le taux de combustion. Nous comparons nos résultats à ceux obtenus dans la littérature par d'autres techniques de mesure.

Comprendre et prédire les différents mécanismes en jeu dans les flammes prémélangées turbulentes est un enjeu crucial pour le dimensionnement ou l’optimisation de nombreux systèmes de combustion. Les écoulements réactifs turbulents se caractérisent par une interaction complexe entre les mouvements hydrodynamiques, le dégagement de chaleur produit par la flamme et la turbulence. Ce défi étant extrêmement difficile à relever, l’étude préalable des interactions entre une flamme plane et une structure tourbillonnaire fournit un cadre canonique idéal pour mieux appréhender et comprendre les mécanismes physiques à l’oeuvre. Dans cette perspective, des études expérimentales ont été réalisées utilisant un brûleur à jet impactant alimenté par un prémélange (méthane/air, propane/air, hydrogène/air). Un panel de techniques expérimentales ainsi que des outils numériques ont été utilisés pour caractériser finement les interactions entre une flamme de prémélange et un vortex toroïdal. En modifiant la richesse et la composition du mélange ainsi que l’intensité du vortex, le suivi temporel de l’interaction a permis d’extraire différentes informations telles que la dynamique de la surface de flamme, de l’étirement et de la courbure du front de flamme ainsi que les vitesses de déplacement/consommation. De surcroit, la structure interne du front de flamme a été étudiée en la décomposant en une zone de préchauffage et une zone de réaction
Understanding and predicting the different mechanisms at play in turbulent premixed flames is a tremendously difficult issue for sizing or optimizing many combustion systems. Turbulent reactive flows are characterized by a complex interaction between the fluid motion, the inherent heat generated by the flame and turbulence. This challenge being extremely difficult to meet, the study of the interactions between a flat flame and a toroidal vortex provide an ideal canonical framework to better understand the physical mechanisms at play. In this perspective, experimental studies were carried out using a stagnation burner fed by a premixed fuel and air (methane/air,propane/air, hydrogen/air). A panel of experimental techniques as well as numerical tools have been used to characterize thoroughly the flame/vortex interactions. By modifying the equivalence ratio, the mixture composition and the vortex intensity, the temporal evolution of the interaction enable the extraction of the flame surface, the flame front stretch and curvature as well as the displacement/consumption speeds. In addition, the internal flame structure is deeply investigated by decomposing the flame front into a preheat zone and a reaction zone

Serie d'experiences en vue de determiner la reponse d'un front de flamme de premelange a des tourbillons elementaires de l'allee de von karman. Mise au point d'un nouveau banc de mesures pour l'etude de la flamme dans le sillage d'un cylindre

’explosion est un phénomène redouté dans les installations industrielles. Le risque d’explosions impliquant des poussières combustibles est présent dans un grand nombre d’industries d’activités différentes, compte tenu de la grande diversité de poussières combustibles : les poussières organiques (farine, charbon, sucre…) mais aussi les poussières métalliques (aluminium, magnésium…). En effet, toutes ces poussières combustibles si elles sont suffisamment fines, et si elles sont en suspension dans l’air, peuvent provoquer des explosions. Les industriels doivent donc quantifier et maîtriser ce risque au sein de leurs différentes installations. Dans le cas des explosions de gaz, l’état actuel des connaissances permet une compréhension et une modélisation précise du phénomène. Cependant, l’état des connaissances est plus limité dans le cas des explosions de poussières, notamment à cause de la plus grande difficulté à étudier ces dernières expérimentalement. Des modèles, basés sur les explosions de gaz, existent néanmoins dans le cas des explosions de poussières. Ces derniers semblent cohérents dans le cas d’explosions de poussières organiques mais inadaptés au cas des poussières métalliques.Ces travaux de thèse s’intéressent à l’étude expérimentale de la propagation de la flamme lors d’une explosion de poussières d’aluminium. Afin de modéliser une propagation éventuelle de flamme lors d’une explosion, une première approche expérimentale est nécessaire. Pour cette étude expérimentale des prototypes ont été spécialement conçus, puis améliorés, au cours des différents tests réalisés. La description de ces travaux est divisée en deux parties.Dans un premier temps, la mise en suspension de la poudre est étudiée. En effet, afin de pouvoir étudier ce phénomène d’explosion, un système de mise en suspension de la poudre a été élaboré. Une première partie de l’étude permet donc de s’assurer que la suspension obtenue est homogène en termes de concentration. Par la suite, le niveau de turbulence obtenue dans l’enceinte après la fin de la mise en suspension de la poudre est étudié. En effet, ce paramètre influe grandement sur la propagation de la flamme, augmentant ainsi les conséquences de l’explosion.Par la suite, la propagation de la flamme est étudiée. Pour cela, la suspension précédemment obtenue est enflammée à l’aide d’un arc électrique. Le phénomène est étudié au travers de la visualisation de la propagation de la flamme et par l’évolution de la pression dans le prototype. Deux principales méthodes optiques, l’une basée sur la visualisation de la lumière émise par la flamme et l’autre sur la visualisation de variations d’indice de réfraction (liées à des variations de température), sont utilisées. A partir de ces dernières la vitesse de propagation de la flamme dans le référentiel du laboratoire est étudiée. Cependant, cette vitesse dépend fortement du prototype utilisé pour son étude. Ainsi, une méthode est utilisée afin d’en déduire la vitesse de combustion, correspondant à la vitesse de consommation des réactifs par la flamme. Des limites potentielles de cette méthode sont par la suite exposées, et une nouvelle méthode de détermination de cette vitesse est alors proposée
Explosions are one of the most feared events in the industry. Risk of explosions with combustible dusts can occur in a large variety of industry of different fields, because of the large amount of combustible dusts: organic dusts (flour, carbon, sugar…) but also metallic dusts (aluminum, magnesium…). All of these combustible dusts, if they are fine enough, and if they are dispersed in the air, can cause explosions. Companies have to quantify this risk present in their plant. Concerning gas explosions, the current state of knowledge allows an understanding and a precise modelling of the phenomenon. However, the state of knowledge about dust explosions is more limited, especially because of the difficulty to study the explosions experimentally. Some models, based on gas explosions, exist for the case of dust explosion. These models seem coherent in the case of organic dust explosions but less adapted for metallic dust.This PhD work focus on the experimental study of flame propagation during an aluminum dust explosion. To model an eventual propagation of the flame during the explosion, an experimental approach is required. For this experimental study, specific prototypes have been elaborated, and then improved, during the different tests. This work is mainly separated in two parts.In a first part the dispersion of the dust is studied. Indeed, to study the explosion phenomenon, a system has been elaborated to disperse the dust. A first part of study allows checking that the dispersion is well homogeneous in terms of concentration. Then, the turbulence level inside the prototype after the end of the dispersion is studied. Indeed, this parameters influence a lot the flame propagation, increasing the consequences of the explosion.Then, the flame propagation is studied. The dust dispersion, previously studied, is ignited by an electric spark. The phenomenon is studied thanks to visualization of the flame propagation and by the evolution of the pressure inside the prototype. Two main optical techniques, one based on the light emitted by the flame, the other one linked to refractive index variations (due to temperature variations) are used. Thanks to these methods, the propagation velocity in the laboratory referential is studied. However, this velocity depends mainly on the prototype used for his determination. A method is used to determine the burning velocity (consumption rate of the reactants by the flame front). Some potential limits of this method are then exposed, and a new method of determination of this burning velocity is proposed