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Dissertations / Theses on the topic 'Flammes de diffusion'
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Maugendre, Mathieu. "Etude des particules de suie dans les flammes de kérosène et de diester." Thesis, Rouen, INSA, 2009. http://www.theses.fr/2009ISAM0016/document.
Full textAbstract:
Les suies se présentent sous la forme de fines particules carbonées de diamètres compris entre quelques dizaines de nanomètres à quelques micromètres. Dans l’atmosphère, elles entraînent des enjeux climatiques, de par leurs propriétés radiatives, mais aussi des enjeux sanitaires, du fait de leur faible taille : elles pénètrent facilement dans le système respiratoire et même, pour les plus fines, dans le système sanguin. L’objectif est de parfaire les connaissances sur les propriétés physiques des suies produites par différents systèmes de combustion. C’est dans le but de mieux comprendre l’influence des systèmes de combustion, faisant intervenir des temps de séjours différents, des propriétés de turbulence, d’oxydation et de pression distinctes que nous avons choisi d’étudier trois types de combustion spécifiques : d’une part, des flammes de diffusion laminaires à pression atmosphérique, initiées dans un brûleur développé au cours de ces travaux ; d’autre part, une flamme de diffusion laminaire sous atmosphère pressurisée (3 à 5 bars) ; enfin, une flamme turbulente produite par une chambre tubulaire, elle aussi sous atmosphère pressurisée (1.2 à 3 bar). Un autre enjeu de ce travail était d’approfondir les informations relatives à la combustion de carburants liquides, à savoir le kérosène et le diester. Les travaux effectués visent à déterminer les caractéristiques morphologiques (dimension fractale, diamètre des monomères...) et l’indice complexe m* des suies issues des différents systèmes de combustion. La technique employée pour la mesure de l’indice complexe de réfraction des suies, repose sur l’analyse d’une partie des fumées produites par les flammes. Ces fumées sont acheminées dans un banc d’analyse permettant la mesure de signaux d’extinction et de diffusion, ainsi que de distributions de taille des suies. Par ailleurs, des analyses de clichés obtenus par microscope en transmission d’électrons (TEM) permettent l’obtention d’informations sur la morphologie des agrégats de suies. L’utilisation de la théorie de la diffusion de la lumière pour des agrégats fractals dans la limite de Rayleigh (RDG-FA) permet d’estimer à partir de ces données deux fonctions de l’indice complexe E(m) et F(m), et ainsi de retrouver m*Soot are carbonaceous fine particles, which diameters are ranged from a few nanometres to a few micrometers. They have an impact on climate, due to their radiative properties, as well as on health, due to their small size. That’s why particulate matter is an important concern. In order to gain a better understanding of the influence of the combustion devices, which implies specific residence time and also specific turbulence, oxidation and pressure properties, we studied three specific kinds of combustion : first, laminar diffusion flames at atmospheric pressure ; then, a laminar diffusion flame a high pressures (3 to 5 bar) ; finally, a turbulent flame produced in a combustor at high pressures (1,2 to 3 bar). Another objective of this work was to improve the knowledge about soot produced by the combustion of liquid fuels, namely kerosene and biofuel. We studied morphological properties (fractal dimension, primary particle size…) and the refractive index m* of soot produced by these combustion systems. The technique employed to characterize the soot refractive index is based on the analysis of a part of smokes produced by flames. These are transported towards two optical cells, so that extinction and scattering coefficients can be measured, in addition to soot size distributions. Furthermore, a morphological characterization of the aggregates is conducted, using transmission electron microscopy (TEM) photographs. Rayleigh-Debye-Gans theory for fractal aggregates is used to determine two functions of the refractive index E(m) and F(m), so that m* can be deduced
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Belhi, Memdouh. "Simulation numérique de l’effet de champ électrique sur la stabilité des flammes de diffusion." Thesis, Rouen, INSA, 2012. http://www.theses.fr/2012ISAM0007/document.
Full textAbstract:
L'application de champ électrique est connue pour avoir la capacité d'améliorer significativement la stabilité des flammes. A ce sujet, un modèle mathématique permettant de modéliser la combustion en présence d'un champ électrique a été développé. Les équations de l'aérothermochimie sont couplées à des équations de bilan pour les densités des espèces chargées, et une équation de Poisson pour le potentiel électrique est résolue. Une situation principale est étudiée pendant la thèse ; elle concerne la stabilisation de flammes de diffusion par application d’un champ électrique continu ou alternatif.Les résultats obtenus montrent que la présence du champ électrique améliore significativement la stabilisation de la flamme. L’ampleur de cette amélioration dépend de l’intensité et de la polarité de la tension appliquée. Si la tension appliquée est alternative, un facteur supplémentaire s’ajoute pour influencer la stabilisation ; il s’agit de la fréquence. Une interprétation des mécanismes permettant la stabilisation est proposéeThe application of electric field is known to have the ability to improve significantly the flame stability. In this regard, a mathematical approach to model combustion in the presence of an electric field was developed. The Navier-Stokes equations along with transport equations for charged species and the electric potential Poisson’s equation are solved. A main situation, that concerns the stabilization of diffusion flames by applying a direct or alternating electric field, is studied. The results show that the presence of the electric field improves the flame stabilization. The magnitude of this improvement depends on the intensity and polarity of the applied voltage. If the applied voltage is alternating, an additional factor, which is the frequency of the electric current, influences also the extent of the flame stabilization improvement. An interpretation of the stabilization mechanisms is proposed
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Ponty, Ludovic. "Application de la diffusion Rayleigh induite par laser à la caractérisation des fronts de flamme laminaire de prémélange H2/CH4/Air et H2/CO/Air." Phd thesis, Université d'Orléans, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00647320.
Full textAbstract:
Ce travail de Thèse est consacré à la caractérisation de la structure thermique des fronts de flammelaminaire de prémélange H2/CH4/Air et H2/CO/Air pauvres. L'étude a été réalisée sur un brûleur à jets opposés, permettant de stabiliser des flammes planes stationnaires, dans des conditions quasi-adiabatiques, pour différentes conditions d'étirement. Un diagnostic de Vélocimétrie par Imagerie de Particule (PIV) et un diagnostic bidimensionnel de diffusion Rayleigh induite par laser ont été utilisés successivement pour étudier l'influence de la richesse, de la concentration en hydrogène dans le combustible et de l'étirement sur le profil de température normal au front de flamme. Trois grandeurs fondamentales ont été étudiées : la température des gaz brûlés, le gradient maximum de température et l'épaisseur de flamme au sens de Spalding. Une attention particulière a été portée à l'interprétation du signal Rayleigh. Ce dernier dépendant notamment de la composition du gaz qui évolue à travers le front de flamme. Dans ce travaille de thèse, cette évolution a été évaluée numériquement (simulations 1D : CANTERA et OPPDIF) puis prise en compte pour améliorer le traitement des données expérimentales. Les résultats expérimentaux couvrent une gamme de richesses s'étalant pour H2/CH4/Air et H2/CO/Air, respectivement de 0.6 à 0.8 et de 0.4 à 0.6. Les concentrations en hydrogène dans le combustible s'étalent respectivement de 0 à 50% et de 10 à 50%. Une comparaison systématique a été faite avec les résultats de simulation numérique 1D (OPPDIF).
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Ga, Bui Van. "Contribution à l'étude des flammes pariétales turbulentes de diffusion." Ecully, Ecole centrale de Lyon, 1989. http://www.theses.fr/1989ECDL0011.
Full textAbstract:
Afin d'améliorer la connaissance sur la combustion et les transferts thermiques dans le moteur diesel, une étude globale des flammes pariétales turbulentes de diffusion a été effectuée. Le système d'équations fondamentales qui décrit cette flamme est tout d'abord établi. Certains modèles de turbulence font apparaître des solutions pour les champs de vitesse, d'enthalpie et de concentrations dans la couche limite. La décomposition du coefficient de transfert de chaleur en partie inerte et partie réactive est possible en résolvant l'équation d'énergie avec un terme de chaleur de réaction. Une méthode de corrélation pour mesurer la vitesse moyenne et une méthode de mesure du flux de chaleur surfacique par analyse de la seule température de paroi sont développées. Les champs physiques de la flamme pariétale sont décrits par des échelles d'épaisseur, vitesse et température maximales évoluant en lois de puissance en fonction de la distance radiale. Les lois logarithmiques et la loi en puissance 1/7 décrivent mal les profils de vitesse et d'enthalpie dans la couche limite de flamme pariétale. La solution de Deissler, basée sur l'hypothèse de Von Karman, reproduit bien les profils mesures. Quelques caractéristiques de la turbulence sont déduites de l'analyse des fluctuations de température. Les influences de différents paramètres sur les champs physiques de la flamme sont étudiées, en particulier la température de paroi. Une formulation d'un nombre de Nusselt est obtenue.
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Khaldi, Fouad. "Flammes de diffusion laminaires dans un gradient magnétique vertical." Grenoble INPG, 2004. http://www.theses.fr/2004INPG0054.
Full textAbstract:
Nous présentons les résultats d'une étude expérimentale et numérique sur l'action d'un champ magnétique non uniforme sur une flamme de diffusion laminaire dans l'air ambiant. Nous montrons que l'impact d'un gradient magnétique vertical sur une flamme de diffusion est similaire à l'impact de la gravité. En effet, due à la différence de susceptibilité magnétique entre l'air (paramagnétique) et la flamme (diamagnétique), un gradient magnétique vertical induit dans la flamme une gravité apparente g*, mesurée relativement à la gravité terrestre g par le coefficient G=g*/g. En G=0 (apesanteur), la flamme a la même forme hémisphérique et la même couleur bleue qu'une flamme de diffusion en microgravité dans une tour de chute libre. En G>1 (gravité élevée), l'évolution de la longueur permet d'accéder à la gamme 0We report the results of an experimental and numerical study on the effect of a non-uniform magnetic field on a laminar diffusion flame in ambient air. We show that the impact of a vertical magnetic gradient on flame is similar to taht of gravity. Indeed, due to the difference of magnetic susceptibility of air and flame, a vertical magnetic gradient induces within flame an apparent gravity g*, measured relatively to earth gravity g by the coefficient G=g*/g. In g=0 (zero gravity), flame as the same hemispherical shape and the same blue colour of a diffusion flame at microgravity in drop towers. In g>1 (elevated gravity), the evolution of flame length is the same than that for flames at elevated gravity in centrifuges. Magnetic field allows to access to the range 0
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Cléon, Guillaume. "Diffusion Raman spontanée pour l'étude de flammes cryotechniques haute pression." Rouen, 2007. http://www.theses.fr/2007ROUES076.
Full textAbstract:
Un diagnostic laser par diffusion Raman spontanée a été développé pour la mesure d'espèces majoritaires dans les flammes cryotechniques haute pression du banc MASCOTTE de l'ONERA. Pour l'excitation, une source laser à 532 nm est utilisée délivrant des impulsions de 100 ns. Cette particularité permet de compenser la faible efficacité Raman en augmentant l'énergie d'excitation. La collection du rayonnement Raman est assurée par un système de collection simultanée des deux directions de polarisation. Ce dispositif permet d'extraire le rayonnement Raman des émissions indésirables (LIF, LII,. . . ). Ces émissions sont aussi limitées par la caméra intensifiée qui enregistre les spectres. La chaîne a été testée en combustion à 6 MPa des couples H2/LOx et CH4/LOx. Les résultats montrent des spectres en amont avec un bruit relativement fort causé par l'émission propre de la flamme alors que, sur les spectres aval, des raies vibrationnelles ainsi que les raies rotationnelles pures de H2 apparaissent très nettement. Même si les mesures par diffusion Raman dans ces conditions très difficiles sont limitées par les émissions parasites et par le bruit de photon de la caméra intensifiée, la faisabilité de mesure de température a pu être démontrée dans des conditions particulières et offre un potentiel intéressant pour de futures mesures de concentration et de température. L'étude ouvre aussi des perspectives intéressantes pour sonder les flammes turbulentes à pression atmosphérique où un ordre de grandeur crucial du signal pourrait être gagné en optimisant la transmission et l'ouverture des divers éléments optiques et en allongeant encore la durée des impulsions laser.
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Delhaye, Benoït. "Etude des flammes de diffusion turbulentes : simulations directes et modélisation." Châtenay-Malabry, Ecole centrale de Paris, 1994. http://www.theses.fr/1994ECAP0396.
Full textAbstract:
La simulation numérique directe est utilisée dans cette thèse pour étudier les flammes de diffusion turbulentes. Les simulations ont été réalisées dans deux configurations distinctes, une couche de mélange et un écoulement turbulent homogène et isotrope. L'objectif général de ce travail est l'étude détaillée des notions introduites par les modèles de flammelettes et en particulier par le modèle de flamme cohérente. Les résultats obtenus sur les taux de réaction le long du front de flamme et sur la densité de surface de flamme montrent qu'une modélisation fondée sur le concept de flamme cohérente est satisfaisante
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Tirtoatmodjo, Rahardjo. "Caractérisation par pyrométrie polychromatographique des flammes de diffusion turbulentes monophasiques et diphasiques." Ecully, Ecole centrale de Lyon, 1993. http://www.theses.fr/1993ECDL0050.
Full textAbstract:
Afin de caractériser les propriétés optiques des flammes de diffusion turbulentes fuligineuses, deux méthodes optiques non intrusives, délivrant des mesures instantanées, ont été mises en place. La première basée sur la diffusion de la lumière par les particules de suie est utilisée pour la mesure locale de leur diamètre et de leur concentration en s'appuyant sur la théorie de Mie. La deuxième, la pyrométrie à trois longueurs d'onde basée sur l'évolution chromatique de la flamme, délivre dans le cadre de cette même théorie, et pour l'ensemble de la traversée optique visée, la mesure du diamètre, de la température et du produit de la fraction volumique par la longueur de la traversée optique. Les implications de sa simplification sous forme de pyrométrie à deux longueurs d'onde, par l'utilisation de théorie de Rayleigh, sont précisées. Appliquée à une flamme libre monophasique de propane ainsi qu'à une flamme diphasique de gazole, ces méthodes ont permis de mesurer et de suivre l'évolution de la taille, de la température et de la concentration des particules en fonction de la hauteur dans la flamme. Les résultats délivrés par les deux méthodes font ressortir une très bonne concordance entre les mesures de diamètre obtenues par pyrométrie à trois longueurs d'onde et celles fournies par la méthode de diffusion de la lumière, montrant ainsi l'intérêt de la méthode polychromatique, beaucoup plus simple à mettre en œuvre. En ce qui concerne la caractérisation des flammes, il ressort de l'étude comparative effectuée qu'en raison du délai d'évaporation de la phase liquide la suie se forme beaucoup plus haut dans la flamme diphasique que dans celle monophasique. Un modèle de production de suie propose par Morel a été adapté a nos flammes en reliant les évolutions temporelles des paramètres a leur évolution axiale. Des mesures complémentaires de la température par thermocouple, de la vitesse par ADL et de la concentration par chromatographie ont complété les données précédentes pour permettre la validation de ce modèle et contribuer en même temps ainsi a la constitution d'une base de données relativement complète pour ces deux types de flammes
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Joyeux, Daniel. "Etudes expérimentales et numériques de la production des suies dans des flammes de diffusion turbulentes." Rouen, 1993. http://www.theses.fr/1993ROUES049.
Full textAbstract:
Ce travail concerne l'étude de la formation des suies dans les flammes d'hydrocarbure et l'influence de la turbulence sur celle-ci. Trois flammes d'éthylène, turbulentes, non prémélangées, de débit massique identique mais de vitesse débitante différente (uo=30 m/s, 6,3 m/s et 0,05 m/s) ont été étudiées expérimentalement. Les champs dynamiques ont été obtenus par anémométrie Doppler laser à deux dimensions. La construction de sondes optiques a permis la mesure instantanée et simultanée de la fraction volumique des suies et de la température. Les valeurs moyennes ont été comparées aux mesures obtenues en utilisant une méthode d'inversion optique et les valeurs fluctuantes aux mesures obtenues en utilisant une technique de corrélations de faisceaux croisés. Tous ces résultats permettent de compléter la bibliothèque de données expérimentales indispensables à la validation des modèles. La finalité de ce travail a été de créer un code de calcul permettant la simulation des flammes de diffusion turbulentes. La comparaison des modèles de formation des suies de Moss et de Lindstedt, insérés dans le code de calcul, montre que le second modèle donne un meilleur accord avec l'expérience lorsque l'on utilise une bibliothèque de relations entre la température d'équilibre et la fraction de mélange (variation de cette relation par rayonnement)
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Lhuissier, Gavrovic Natalija. "Caractérisation de suies dans les flammes de prémélange par diffusion quasiélastique de la lumière." Rouen, 1987. http://www.theses.fr/1987ROUES020.
Full textAbstract:
L'application de la diffusion quasiélastique de la lumière a permis la caractérisation de particules de suies, générées dans des flammes CH4O2 et C2H6O2. Les hypothèses utilisées pour la modélisation des interactions lumière-particule et particule-écoulement sont mises en évidence
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Contreras, Rodriguez Jorge Omar. "Numerical study of soot formation / oxidation mechanisms and radiative heat transfer in closed-and open - tip laminar diffusion flames." Thesis, Aix-Marseille, 2015. http://www.theses.fr/2015AIXM4757/document.
Full textAbstract:
Microgravité éthylène laminaires couche limite flammes de diffusion générés par un brûleur poreux plat et caractérisées par les vitesses d'injection de carburant de 3 et 4 mm / s et une vitesse d'oxydation de 250 mm / s ont été simulées en utilisant un modèle de rayonnement précis, un mécanisme cinétique complète et un modèle de suie constitué de lancement par suite de la collision de deux molécules de pyrène, l'évolution de la surface hétérogène et oxydation suivant l'abstraction d'un atome d'hydrogène addition d'acétylène (HACA) mécanisme, la coagulation à particules de suie, et la condensation de la surface de l'HTAP. La distance d'écartement et la production de suie sont améliorées lorsque la vitesse du carburant augmente. H et des radicaux OH, responsables de la de-hydrogénation des sites dans le processus HACA, et le pyrène, de l'espèce pour la création de la suie et des processus de condensation HAP, se trouvent à être situé dans une région qui suit la distance stand-off. La suie est ensuite produite dans cette région et est transporté à l'intérieur de la couche limite par convection et thermophorèse. Perte radiatif est sensiblement plus élevé dans ces flammes que dans flammes de diffusion de gravité normales dues à beaucoup plus longues durées de séjour. Calculs effectués par négliger le rayonnement de la suie et en utilisant l'approximation optiquement mince (OTA) a révélé que la suie domine le transfert de chaleur par rayonnement dans ces flammes et que l'utilisation de l'OTA donne lieu à des écarts significatifs dans la fraction du volume température et la suieMicrogravity ethylene laminar boundary layer diffusion flames generated by a flat porous burner and characterized by the fuel injection velocities of 3 and 4 mm/s and an oxidizer velocity of 250 mm/s have been simulated by using an accurate radiation model, a comprehensive kinetic mechanism, and a soot model consisting of inception as a result of the collision of two pyrene molecules, heterogeneous surface growth and oxidation following the hydrogen abstraction acetylene addition (HACA) mechanism, soot particle coagulation, and PAH surface condensation. Model predictions are in reasonable agreement with the experimental data in terms of the stand-off distance and soot volume fraction. The stand-off distance and soot production are enhanced as the fuel velocity increases. H and OH radicals, responsible of the de-hydrogenation of sites in the HACA process, and pyrene, of the species for soot inception and PAH condensation processes, are found to be located in a region that follows the stand-off distance. Soot is then produced in this region and is transported inside the boundary layer by convection and thermophoresis. Radiative loss is substantially higher in these flames than in normal gravity diffusion flames owing to much longer residence times. Calculations carried out by neglecting soot radiation and by using the optically-thin approximation (OTA) revealed that soot dominates the radiative heat transfer in these flames and that the use of OTA gives rise to significant discrepancies in temperature and soot volume fraction
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Maurey, Christophe. "Etude expérimentale de la stabilisation et du soufflage des flammes de diffusion turbulentes suspendues." Rouen, 2001. http://www.theses.fr/2001ROUES001.
Full textAbstract:
Ce travail porte sur l'étude expérimentale de la stabilisation et du soufflage des flammes de diffusion turbulentes suspendues au-dessus d'un injecteur. Dans la première partie de ce travail, nous avons utilisé la fluorescence induite par laser sur le radical OH, pour effectuer une étude paramétrique et statistique sur les hauteurs et les rayons d'accrochage de la flamme suspendue. Les résultats ont montré que le comportement moyen de la flamme, est lié aux mouvements des grosses structures dans le jet turbulent. Dans la seconde partie, nous avons couplé la fluorescence induite par laser sur le radical OH avec la vélocimétrie par images de particules, afin de caractériser les propriétés dynamiques en amont de la flamme. A partir des images de fluorescence de OH, nous avons mis en évidence l'existence d'une extrémité propagative à la base de la flamme. Des mesures conditionnées de vitesses dans les gaz frais à la base de la flamme, ainsi qu'à la position de l'extrémité propagative montrent que la flamme stabilise dans une région où les vitesses de l'écoulement sont proches de la vitesse de propagation d'une flamme laminaire de prémélange. Dans la dernière partie, nous avons réalisé deux expériences afin d'étudier le mélange juste en amont de la base de la flamme. La première permet de calculer la richesse à la base de la flamme par analyse des intensités de chimiluminescence de radicaux. La seconde donne les valeurs de la fraction de mélange juste en dessous de la flamme à partir d'images de fluorescence d'un traceur injecté dans le jet central. Les résultats de ces deux investigations, tendent à prouver que le mélange inflammable en dessous de la base de la flamme devient de plus en plus pauvre lorsque la vitesse de sortie des gaz augmente. Les résultats de ces travaux ont permis de décrire les propriétés de la turbulence et du mélange de l'écoulement à la base des flammes suspendues, et de fournir des données de validation aux codes de calcul numérique.
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Dumont, Jean-Paul. "Etude de la structure spatiale de flammes turbulentes par laser." Grenoble 2 : ANRT, 1987. http://catalogue.bnf.fr/ark:/12148/cb37604738z.
Full text
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Belhalfaoui, Sami. "Structure de flammes laminaires et diagnostics optiques : étude numérique et expérimentale." Châtenay-Malabry, Ecole centrale de Paris, 2000. http://www.theses.fr/2000ECAP0731.
Full textAbstract:
Dans ce mémoire sont analysées les sources d'erreur dans les comparaisons calcul/mesures en conbstion laminaire. On se place tout d'abord du point de vue du calcul seul et on étudie la sensibilité de la simulation aux constantes de la cinétique chimique et du transport dans un flamme de diffusion H2/air. On examine ensuite l'effet au niveau de modélisation rentenu pour le transport des espèces, dans des flammes de diffusion H2/air, CH4/air et C3H8/air. La diffusion thermique multicomposants a un impact fort sur l'étirement d'extinction de ces flammes, en particulier lorsque le combustible y est dilué. On s'intéresse ensuite à l'émission sontanée OH* et CH* de flammes de méthane (prémélange et diffusion), et on compare des signaux expérimentaux (locaux et intégrés) et des signaux synthétiques obtenus en ajoutant au modèle de chimie complexe un sous-modèle pour l'émission spontanée. Si les signaux locaux semblent mal se recouper, les signaux globaux calculés et mesurés, en revanche, sont en bon accord qualitatif. La simulation de l'absoption du rayonnement OH* à l'aide d'un modèle raie par raie, montre l'importance de ce phénomène à haute pression et explique une partie de l'écart quantitatif entre calcul et mesures. Enfin on traite des signaux expérimentaux (diffusion Rayleigh, absoption OH et LIF OH linéaire) obtenus sur des flammes à contre-courant H2/air, CH4/air et C3H8/air. Des modèles spécifiques (sections efficaces de diffusion Rayleigh ou module LASKIN décrivant la spectroscopie LIF de OH) permettent alors, à partir de calculs en chimie complexe, de reconstituer des grandeurs locales directement comparables à l'expérience. Grâce à la bonne similitude entre signaux simulés et mesurés on est en mesure de situer les limites des hypothèses de post-traitement.
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El, Rhanni Nadia. "Contribution à l'étude des flammes de diffusion turbulentes à nombre de Froude modéré." Grenoble 2 : ANRT, 1987. http://catalogue.bnf.fr/ark:/12148/cb376093293.
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Bourayou, Riad Sacadura Jean-François. "Etude spectrométrique du rayonnement infrarouge des suies dans les flammes de diffusion laminaires." Villeurbanne : Doc'INSA, 2005. http://docinsa.insa-lyon.fr/these/pont.php?id=bourayou.
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EL, RHANNI BEN DJOUADI NADIA. "Contribution a l'etude des flammes de diffusion turbulentes a nombre de froude modere." Poitiers, 1987. http://www.theses.fr/1987POIT2115.
Full textAbstract:
On etudie des flammes turbulentes de type jet reactif ou les forces de gravite prennent une importance croissante, obtenues a l'aide d'un bruleur de 8mm de diametre alimente en propane, pour des puissances de 10 et 2,8 kw. Un modele bidimensionnel parabolique, de ce type de flamme a ete mis au point a partir d'un programme de calcul de jet turbulent axisymetrique stationnaire
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Martin, Alain. "Modelisation du couplage rayonnement-convection applique aux flammes de diffusion de type industriel." Paris 6, 1992. http://www.theses.fr/1992PA066557.
Full textAbstract:
Le transfert thermique par rayonnement est, en dehors de quelques cas particuliers, le mode de transfert preponderant dans les chambres de combustion de type industrielles telles que les fours ou les chaudieres. La simulation de la combustion dans de tels cas, se fait a l'aide de codes tridimensionnels utilisant la discretisation de l'espace et le module de transferts radiatifs devra etre introduit comme un sous-programme de celui actuellement utilise a l'ifp (kiva). Une premiere analyse a permis de choisir le modele qui representait le meilleur compromis temps de calcul-precision. La methode des transferts discrets a ete etendue a des maillages quelconques et un modele de rayonnement des gaz a ete incorpore. Une premiere validation a permis de comparer les resultats avec ceux issus de modeles differents (hottel, nflux. . . ). Les resultats experimentaux de chambres de combustion (flamme de gaz et flamme de fuel) ont permis de valider le modele de rayonnement de maniere plus precise en s'appuyant sur la temperature ainsi que sur les differentes especes chimiques calculees par le code. Cette validation a necessite une etude et une amelioration du modele de combustion qui sans une fiabilite minimale ne peut permettre une validation correcte du modele de transfert radiatif
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Bourayou, Riad. "Etude spectrométrique du rayonnement infrarouge des suies dans les flammes de diffusion laminaires." Lyon, INSA, 2002. http://theses.insa-lyon.fr/publication/2002ISAL0028/these.pdf.
Full textAbstract:
Ce travail consiste en l'application de la spectrométrie infrarouge à transformée de Fourier à des flammes de diffusion laminaires axisymétriques chargées de suie. Des mesures d'émission et de transmission, résolues spatialement, sont réalisées. L'étude bibliographique proposée décrit les connaissances actuelles sur la formation des suies dans des conditions similaires à celles des flammes produites dans le cadre de cette étude. Les méthodes de diagnostic des milieux en combustion sont abordées et l'accent est mis sur les mesures optiques. Un dispositif expérimental de spectrométrie d'émission a été conçu et évalué afin de mesurer localement le flux partant imputable aux suies contenues dans des flammes laminaires axisymétriques de diffusion de propane et d'éthylène. Cette technique quantitative est appliquée à cinq flammes et l'erreur de mesure due au dispositif est évaluée à environ 5 pour-cents. Grâce à des méthodes d'analyse supplémentaires, les résultats obtenus sont commentés et comparés. Le montage expérimental est ensuite transformé afin de permettre des acquisitions de spectrométrie d'extinction résolue en espace. Ces mesures, prises sur une flamme de diffusion d'éthylène, permettent l'identification du coefficient d'extinction local par le biais d'une méthode tomographique. L'hypothèse de diffusion de Rayleigh permet de plus l'obtention de la fraction volumique locale de suieThis research work consists of the application of Fourier transform infrared spectrometry to sootladen, laminar, axisymmetric diffusion flames. Spatially resolved emission and transmission measurements were performed. The bibliography we propose gives an insight of the contemporary knowledge about soot formation, in conditions similar to the flames we produce in this study. Diagnostic techniques applied to combusting media are also briefly described, and we emphasise the description of the optical techniques. An emission spectrometry experimental set-up is designed in order to perform the outgoing flux attributable to soot particles contained in propane and ethylene diffusion flames. The performance of the system are evaluated and the intrinsic measurement uncertainty is slightly above 5%. This quantitative technique is applied to five flames, and the results are further compared and discussed using additional analysis devices. The set-up is finally extended in order to allow spatially resolved extinction spectrometry. These measurements, taken on an ethylene flame, allow the local extinction coefficient to be identified by means of a tomography algorithm. The Rayleigh scattering approximation can be applied to yield the local soot volumic fraction
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Thévenin, Dominique. "Dynamique de l'allumage de flammes de diffusion dans des écolulements cisaillés : étude théorique et dynamique." Châtenay-Malabry, Ecole centrale de Paris, 1992. http://www.theses.fr/1992ECAP0261.
Full textAbstract:
Une bonne maitrise de l'allumage d'une flamme de diffusion dans des couches de cisaillement est nécessaire pour optimiser les foyers aéronautiques. Modélisant le processus réactif par une unique réaction de type Arrhénius, on étudie la structure de l'allumage, et on obtient une première idée des délais d'inflammation et des étirements critiques d'allumage et d'extinction. Cette analyse est étendue pour prendre en compte la possibilité d'un étirement variant spatialement, en accord avec la réalité. Les distances d'allumage ainsi calculées sont en accord avec les résultats expérimentaux. Une étude numérique de l'allumage au sein d'un tourbillon en développement est ensuite effectuée, montrant deux régimes d'allumage, l'un domine par une flamme de prémélange, l'autre par une flamme de diffusion. Ce deuxième régime est privilégie pour des températures initiales faibles. Une comparaison de ces résultats avec d'autres obtenus par simulation directe et avec un schéma cinétique détaillé est ensuite effectuée. Les temps d'allumage de la flamme de diffusion sont peu modifies, de même que la structure de l'allumage. Par contre, les temps d'allumage en prémélange sont considérablement augmentés. Enfin, on effectue quelques calculs en chimie détaillée, dans lesquels une paire de tourbillons contra-rotatifs traversent une flamme de diffusion en cours d'allumage, révélant certains traits caractéristiques de l'interaction flamme-tourbillon.
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Criner, Karine. "Stabilisation de flammes de diffusion turbulentes assistée par plasma hors-équilibre et par champ électrique." Rouen, 2008. http://www.theses.fr/2008ROUES026.
Full textAbstract:
L’objectif de cette thèse est d’étudier le potentiel d’un plasma hors-équilibre à stabiliser des flammes-jets et à swirl. Les décharges impulsionnelles haute-tension à barrière diélectrique (55kV-200Hz-0. 6W) permettent de stabiliser efficacement des flammes-jets. Mais la production de radicaux par la décharge est insuffisante pour influencer la combustion. La stabilisation est due au champ électrique entraînant la dérive des ions de la flamme. La stabilisation des flammes est donc aussi grandement améliorée en appliquant une tension continue. Cette nouvelle configuration a aussi permis d’améliorer la stabilité de flammes de coflow et à swirl. Des mesures couplées PIV et LIF (OH et acétone) ont montré que sous la flamme, les champs de vitesse et de fraction de mélange ne sont pas modifiés, mais qu’avec un champ électrique, la flamme arrive à supporter des gradients de fraction de mélange plus élevés. Quand l’intensité du swirl augmente, l’effet du champ devient négligeableThis study aims at investigating the potential of a non-equilibrium plasma to stabilize jet and swirled flames. Jet-flames are efficiently stabilized by pulsed high-voltage dielectric barrier discharges (55kV-200Hz-0. 6W). But the production of radicals by the discharge is not sufficient to modify the combustion. Stabilization is then improved when applying a continuous high-voltage. Stability of coflow and swirled flames is also improved with this new configuration. Coupled measures of PIV and LIF (OH and acetone) shows that below the flame, velocity and mixture fraction fields are not modified, but with the electric field, the flame sustains a higher mixture fraction gradient. When swirl intensity increases, field effects become negligible
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Belhi, Memdouh. "Simulation numérique de l'effet de champ électrique sur la stabilité des flammes de diffusion." Phd thesis, INSA de Rouen, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00738391.
Full textAbstract:
L'application de champ électrique est connue pour avoir la capacité d'améliorer significativement la stabilité des flammes. A ce sujet, un modèle mathématique permettant de modéliser la combustion en présence d'un champ électrique a été développé. Les équations de l'aérothermochimie sont couplées à des équations de bilan pour les densités des espèces chargées, et une équation de Poisson pour le potentiel électrique est résolue. Une situation principale est étudiée pendant la thèse ; elle concerne la stabilisation de flammes de diffusion par application d'un champ électrique continu ou alternatif.Les résultats obtenus montrent que la présence du champ électrique améliore significativement la stabilisation de la flamme. L'ampleur de cette amélioration dépend de l'intensité et de la polarité de la tension appliquée. Si la tension appliquée est alternative, un facteur supplémentaire s'ajoute pour influencer la stabilisation ; il s'agit de la fréquence. Une interprétation des mécanismes permettant la stabilisation est proposée.
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Vachon, Marc. "Modélisation et étude expérimentale des flammes de diffusion turbulentes à bas nombre de FROUDE." Grenoble 2 : ANRT, 1986. http://catalogue.bnf.fr/ark:/12148/cb37601680r.
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Lhuissier-Gavrovic, Natalija. "Caractérisation de suies dans des flammes de prémélange par diffusion quasiélastique de la lumière." Grenoble 2 : ANRT, 1987. http://catalogue.bnf.fr/ark:/12148/cb376074098.
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Cuenot, Bénédicte. "Étude asymptotique et numérique de la structure des flammes de diffusion laminaires et turbulentes." Toulouse, INPT, 1995. http://www.theses.fr/1995INPT001H.
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Les flammes de diffusion turbulentes sont le mecanisme de combustion de nombreux systemes propulseurs (statoreacteur supersonique par exemple). Dans de tels systemes, le combustible et l'oxydant sont amenes separement dans la chambre de combustion. A l'endroit ou les deux flux entrent en contact se cree une interface, dont la position et l'epaisseur dependent des conditions aux limites, de la cinetique chimique et des vitesses de diffusion. C'est dans cette zone que se melangent par diffusion les deux reactifs et que s'allume eventuellement la flamme. Dans de tels systemes, le rendement de combustion, directement lie a la cinetique chimique mais aussi a l'efficacite de melange, est nettement augmente par la turbulence. Au cours du travail presente, deux approches complementaires sont utilisees pour etudier ce phenomene: une approche theorique d'une part (methode asymptotique), et une approche numerique d'autre part (simulation numerique directe). A cause des cinetiques chimiques tres rapides rencontrees dans la plupart des systemes propulseurs (combustion de l'hydrogene dans le cas du statoreacteur supersonique par exemple), la zone de reaction situee a l'interface des deux flux est tres mince par rapport aux autres echelles caracteristiques du systeme. Une analyse asymptotique nous permet de calculer une solution approchee, construite sur un nombre adimensionnel caracteristique, le nombre de damkohler. La simulation numerique directe permet de calculer des flammes de diffusion laminaires ou turbulentes dans des geometries simples, par la resolution directe des equations de conservation, sans modele de turbulence, ni hypothese d'equilibre chimique. Ces calculs apportent des informations locales et instantanees sur les interactions entre la flamme et la turbulence, en meme temps qu'une etude statistique globale utile a la modelisation. Enfin, la comparaison des solutions issues des deux methodes-theorique et numerique- permet une validation reciproque dans le cas de la flamme de diffusion laminaire monodimensionnelle. Apres avoir verifie la bonne correspondance entre les deux solutions, on utilise cette methode de comparaison pour evaluer les effets de courbure et d'instationnarite, d'abord dans une configuration d'interaction flamme-paire de tourbillons, ensuite dans une configuration de flamme turbulente, aboutissant a des diagrammes de regime de combustion turbulente
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YUAN, TAO. "Etude du comportement dynamique des flammes de diffusion gazeuses en presence de convection naturelle." Paris 6, 1993. http://www.theses.fr/1993PA066668.
Full textAbstract:
Pour les flammes de diffusion en presence de flottabilite, la structure et le comportement sont fortement sensibles aux variations de la gravite et de la pression ambiante. En vue d'apporter des resultats detailles sur les caracteristiques de ces flammes, nous avons travaille experimentalement avec des flammes de diffusion axisymetriques, formees au-dessus d'un bruleur cylindrique injectant un jet de combustible dans une ambiance oxydante (flammes de diffusion gazeuses). Ces flammes sont d'abord etudiees experimentalement en fonction de la pression ambiante et de la gravite, de la taille des bruleurs, et des debits de combustible. Les caracteristiques geometriques des flammes (hauteur et surface) sont obtenues quantitativement en fonction de la gravite et de la pression ambiante. L'oscillation naturelle des flammes (flickering) est egalement etudiee quantitativement. Le mecanisme generateur des grosses structures apparaissant dans les gaz brules autour des flammes et les interactions de ces grosses structures avec le front de flamme sont analyses. Une etude theorique et numerique est menee en vue de comprendre et d'expliquer les observations et les mesures experimentales, et un bon accord est trouve entre les resultats theoriques et experimentaux. Le mecanisme engendrant une similitude entre l'effet de la gravite et celui de la pression sur le comportement des flammes est discute. En parallele, une etude analogique d'oscillation naturelle des flammes est conduite afin de simuler les mouvements convectifs des grosses structures dans les gaz brules de la flamme. L'analogie est faite en injectant un panache d'helium lateralement le long d'une paroi verticale poreuse. Des visualisations de ces tourbillons dans les flammes reelles sont aussi effectuees a differents niveaux de la pression ambiante
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Tourniaire, Bruno. "Simulation numérique des flammes turbulentes de prémélange et de diffusion : Application aux foyers aéronautiques." Ecully, Ecole centrale de Lyon, 1995. http://www.theses.fr/1995ECDL0032.
Full textAbstract:
L'etude des ecoulements turbulents reactifs est le principal objectif de cette these. Nous presentons dans ce travail un modele de combustion turbulente de type pdf presumee, le modele cle (combustion limitee par l'equilibre). Ce dernier permet la simulation des flammes de diffusion et de premelange: il est donc particulierement bien adapte a l'etude des configurations industrielles dans lesquelles la complexite de l'ecoulement fait que la flamme conserve rarement une nature identique (premelange ou diffusion). Afin d'evaluer les performances et les limites de ce modele, nous etudions egalement une version du modele de flamme coherente pour la combustion premelangee et le modele probabiliste eulerien-lagrangien peul pour la combustion non-premelangee. Ces modeles ont ete introduits dans le code natur. L'approche numerique utilisee repose sur une discretisation en temps semi-implicite et sur une discretisation spatiale en elements finis. Les simulations de flammes de premelange et de diffusion avec differents modes de stabilisation montrent les possibilites du modele cle, en particulier l'aptitude a predire indifferemment les flammes de premelange et de diffusion. Les memes configurations, testees avec les modeles precedemment cites, ont revele ses limites: absence de prise en compte des effets de cinetique chimique, en raison de la conclusion positive tiree a l'issue de ces etudes, le modele cle est utilise pour la simulation de l'ecoulement reactif dans un foyer aeronautiqueThe main purpose of this work is the study of turbulent reacting flows. A "presumed Pdf" model named CLE (Combustion Limited by Equilibrium) is presented here. This model enables the simulation of both premixed and non-premixed flames : it suits particularly well to the study of industrial devices where given the complexity of the flows both kind of flames may exist. In order to assess the performances and the limitations of this model, the coherent flame model for premixed combustion as well as the probabilistic Eularian Lagrangian model PEUL for non premixed combustion are also analysed. These models have been implemented in the code NATUR. The numerical approach is based on a semi-implicite time scheme and a finite elements method. Numerical simulations of premixed and non-premixed flames with different stabilization ways show the possibilities of the model CLE, especially its ability to predict both types of flames. The same devices, studied with the other models, have revealed its limitations : lack in predicting kinetics effects,. . . Given the positive conclusions of this work, the CLE model is used for the simulation of a turbulent reaction flow in a jet engine combustor
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Laborde, Laurence. "Modélisation et étude numérique de flammes de diffusion supersoniques et subsoniques en régime turbulent." Bordeaux 1, 1999. http://www.theses.fr/1999BOR10579.
Full textAbstract:
Nous proposons une etude des interactions entre la turbulence et la chimie dans des flammes de diffusion turbulentes pour des applications supersoniques et subsoniques. Le but du cea/cesta est d'obtenir un modele valable pour tous les regimes, du subsonique au supersonique. Nous proposons une approche par fonctions densite de probabilite presumees pour traiter cette interaction. Sous l'hypothese de decorrelation statistique de la temperature et de la concentration des especes, nous considerons une etude separee en temperature et concentrations. Une fonction gaussienne est choisie pour les effets des fluctuations de temperature et une fonction multivariable pour les effets des fluctuations de concentrations. La fermeture du systeme est assuree par l'introduction de deux equations de transport supplementaires, l'une pour la variance d'enthalpie et l'autre pour l'energie scalaire turbulente. Des resultats pour des jets supersoniques et flammes de diffusion subsoniques sont ensuite presentes et discutes.
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Talbaut, Martine. "Etude de la formation et de l'oxydation des suies dans des flammes de diffusion laminaires d'éthylène : approches expérimentale et numérique." Rouen, 1996. http://www.theses.fr/1996ROUES015.
Full textAbstract:
Le travail présenté dans ce mémoire concerne l'étude, à la fois expérimentale et numérique, des processus de formation et d'oxydation des particules de suie dans des flammes laminaires de diffusion. Les travaux expérimentaux ont été réalisés dans deux flammes de diffusion, éthylène-air et éthylène-oxygène. Afin de mieux appréhender les processus d'oxydation des suies, une analyse plus complète a été menée dans la flamme éthylène-oxygène. Les mesures ont été effectuées au moyen de différentes techniques optiques. La fraction volumique de suie, le diamètre et le nombre de particules ont été déterminés par la méthode extinction-diffusion. Les diamètres ainsi déduits ont été comparés aux valeurs obtenues par P. C. S. (spectroscopie par corrélation de photons). La température a été mesurée par pyrométrie à deux couleurs. La fluorescence induite par laser a été utilisée afin de déterminer la concentration du radical OH, ainsi que le coefficient d'extinction des suies dans l'ultraviolet. L'ensemble de ces résultats a permis une analyse des processus de formation et d'oxydation des suies ainsi que la détermination, dans la flamme suroxygénée, de l'efficacité de collision du radical OH. L'étude numérique a été menée à l'aide d'un code de calcul simulant des flammes de diffusion à contre-courant. Un mécanisme réactionnel détaillé a été utilisé pour prédire la phase gazeuse. Des modèles simplifiés de formation et d'oxydation des suies ont été implantés dans le code. Les modèles d'oxydation étudiés ont permis de mettre en évidence la prédominance du rôle du radical OH sur celui de la molécule d'oxygène lors de l'oxydation des particules de suie.
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Delmaere, Thomas. "Etude de l'effet d'un gradient de champ magnétique sur le développement de flammes de diffusion laminaires." Phd thesis, Université d'Orléans, 2008. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00369515.
Full textAbstract:
Ce travail a pour objectif de comprendre les mécanismes mis en jeu lors de l'application d'un gradient de champ magnétique sur le développement d'une flamme de diffusion laminaire décrochée. Les propriétés de ce type de flamme dépendent beaucoup des vitesses d'éjection, de la géométrie du brûleur et du nombre de Scmidt des carburants. Nous avons ici considéré une configuration d'une flamme laminaire de diffusion de méthane/air, issue d'un brûleur coaxial, débouchant dans de l'air ambiant. Le champ magnétique est généré par un aimant permanent. L'étude expérimentale montre que la hauteur de décrochage est très sensible au débit d'air mais peu au débit de méthane. L'application du champ magnétique permet de réduire la hauteur de décrochage et renforce la stabilité de la flamme. L'étude numérique a été conduite dans le cas sans et avec champ, à partir d'un code CFD dans lequel, deux modifications ont été apportées : ajout d'un modèle de rayonnement qui permet de prendre en compte les pertes radiatives des gaz chauds et prise en compte de l'influence du champ magnétique par l'ajout d'une force volumique dans l'équation de quantité de mouvement. Il a été montré que la hauteur de décrochage dépend fortement du débit d'air mais peu du débit de méthane. L'application du champ magnétique permet de réduire la vitesse de l'air et le gradient spatial de fraction massique de méthane, phénomènes importants dans la diminution de la hauteur de décrochage et dans l'augmentation de la vitesse de propagation de la flamme.
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Oliveira, Annarumma Marcelo de. "Modélisation numérique et validation expérimentale des flammes de diffusion turbulentes dominées par les effets de gravité." Poitiers, 1989. http://www.theses.fr/1989POIT2322.
Full textAbstract:
Lors d'un incendie, les flammes de diffusion se developpant sur des surfaces combustibles sont caracterisees par une tres faible quantite de mouvement initiale, et l'ecoulement, souvent turbulent, est fortement influence par les effets gravitationnels. Dans ce travail, une modelisation mathematique des flammes de diffusion turbulentes representatives des cas d'incendie a ete developpee, en tenant compte des effets de gravite aussi bien sur les champs moyens de vitesse que sur les grandeurs turbulentes. Le modele a ete ensuite integre dans un code elliptique, specialement mis au point pour cette etude, et qui permet la description, en regime instationnaire, d'ecoulements bidimensionnels reactifs. Afin de creer une base de donnees utile aux modelisateurs, quatre configurations experimentales ont ete analysees. Elles simulent a l'echelle du laboratoire quatre configurations simples de feu de compartiment. Pour chaque configuration, les champs de vitesse et de temperature ont ete determines a l'interieur et au voisinage de la zone de flamme. Ces resultats experimentaux, ainsi que d'autres disponibles dans la litterature, ont servi a la validation du modele developpe. Les predictions du modele et les mesures ont ete ensuite comparees, et malgre la difficulte du probleme, les resultats sont tres satisfaisants; les facteurs limitant l'accord entre les mesures et les valeurs calculees ont ete egalement analyses. Les mesures de vitesse et temperature ont permis une description detaillee des ecoulements etudies, et se sont averees de grande utilite pour la validation des codes de calcul de feu de compartiment. Le modele developpe pourra aussi etre utilise en tant qu'outil de base pour tester d'autres formulations plus globales
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Sarh, Brahim. "Contribution a l'etude des jets turbulents a masse volumique variable et des flammes de diffusion turbulentes." Paris 6, 1990. http://www.theses.fr/1990PA066314.
Full textAbstract:
L'objectif de cette recherche est l'etude experimentale et theorique de l'influence d'une forte variation de la masse volumique sur la structure d'un jet turbulent rectangulaire. Cette variation de densite est obtenue d'une part, par un fort chauffage de l'ecoulement d'air d'un jet unique, et d'autre part, a partir de reaction chimique dans une flamme turbulente de diffusion. La structure du champ dynamique dans le jet est comparee entre le cas isotherme et fortement chauffe, alors que dans la flamme, elle est comparee entre le cas non reactif et reactif. En ce qui concerne le champ thermique dans le cas du jet, il est compare entre le cas faiblement chauffe et le cas fortement chauffe. Les techniques de mesure utilisees sont: l'anemometrie laser doppler pour l'etude du champ dynamique, la technique de l'anemometrie a fil froid pour l'etude du champ thermique dans les jets et la technique des thermocouples compenses pour l'etude du champ thermique dans la flamme. Dans le cas du jet, les equations statistiques sont obtenues par l'application de la moyenne de reynolds dans le cas du jet isotherme, et la moyenne de favre dans le cas du jet fortement chauffe. Ensuite, ces equations sont ecrites dans le cadre de l'approximation de couche limite, puis resolues numeriquement par une fermeture de type k, epsilon. Les resultats obtenus montrent que l'effet de la variation de la masse volumique est important. De meme, des differences de comportement sont observees entre le cas reactif et le cas fortement chauffe
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Chen, Jie. "Etude des effets de gravité et de pression sur les flammes de diffusion turbulentes représentatives d'incendie." Poitiers, 1994. http://www.theses.fr/1994POIT2267.
Full textAbstract:
L'etude a pour objectif d'apporter une contribution a la comprehension des effets de gravite sur les flammes de diffusion turbulentes representatives d'incendie. Pour cela, un feu de nappe d'hydrocarbure de petite dimension (puissance calorifique de l'ordre du kilowatt, diametre egal a 6. 2 cm) est partiellement simule par l'injection d'un combustible gazeux (ethane) au travers d'une surface poreuse placee au sein d'une enceinte. L'influence de la flottabilite est etudiee au travers de la gravite (0. 2 a 12 g#0) et la pression (0. 3 a 3 atm) et evaluee sur la hauteur, la frequence de pulsation, la fraction d'energie rayonnee, ainsi que sur les distributions de vitesse et de temperature. Des modelisations du type froude et de pression sont utilisees pour interpreter les resultats experimentaux. Les resultats de cette etude contribuent a une meilleure evaluation des facteurs d'echelle pour des flammes de diffusion representatives d'incendie, et aident a la validation de certains aspects des modeles de froude et de la pression. Enfin les tendances obtenues dans les evolutions des caracteristiques de flamme devraient fournir des informations fondamentales pour la modelisation de telles flammes
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Langlois, Anne. "Sur l'étude asymptotique d'un système parabolique modélisant des flammes presque équidiffusives." Ecully, Ecole centrale de Lyon, 2000. http://www.theses.fr/2000ECDL0038.
Full textAbstract:
Cette thèse est consacrée à l'étude d'un système de réaction-diffusion ; le second membre de ce système présente une non-linéarité de type exponentiel et dépend d'un petit paramètre. Nous considérons le cas où les coefficients de diffusion sont voisins. Un tel système intervient en théorie de la combustion dans le cadre de la modélisation de flammes presque équidiffusives, dans la limite des grandes énergies d'activation. Le système est posé dans un ouvert borné régulier, en dimension d'espace 1, 2 ou 3, et est muni de conditions aux bords homogènes, de type Neumann. La première partie de cette thèse est consacrée à l'obtention d'estimations précises sur les solutions. Nous montrons en particulier que les solutions sont bornées en norme infinie, uniformément par rapport au paramètre. Ces estimations sont obtenues en utilisant une fonctionnelle de Lyapunov introduite par Barabanova, ainsi que des estimations de type énergie. Nous traitons également le cas de conditions aux limites non homogènes. Dans la seconde partie, nous nous intéressons à la limite du système lorsque le paramètre tend vers 0. Nous montrons que les solutions du système convergent vers une solution faible d'un problème à frontière libre que nous pouvons caractériser complètement dans certaines conditionsThis thesis is concerned with the study of a reaction-diffusion system. The second member of our equations depends on a non-linear (of exponential type) term and on a small parameter. We consider specifically the case where the diffusion coefficient are close one to an other. Such a system appears in the combustion theory for the modelisation of near equidiffusive flames, in the framework of high activation energy limits. The system is given in a regular open set, in space dimension 1, 2 or 3. Additionally, we consider some homogeneous conditions of Neumann type on the boundary. We give in a first time very precise estimates on the solutions according to the parameter. We also consider the case of non homogeneous conditions. Next, we study the limit solutions when the parameter tends to 0. We get a solution (in a weak integral sense) of a free boundary problem which we caracterise completely in some cases
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Daguse, Thierry. "Effets du rayonnement thermique sur la structure de flammes laminaires de diffusion ou de prémélange en phase gazeuse." Châtenay-Malabry, Ecole centrale de Paris, 1996. http://www.theses.fr/1996ECAP0489.
Full textAbstract:
Le but de travail est d'apporter une contribution à la compréhension des phénomènes physiques intervenant dans les flammes laminaires de prémélange et de diffusion. Notre but est de montrer l'influence du rayonnement thermique sur la structure et les limites d'extinction de ces flammes. Dans le premier chapitre nous exposons la modélisation utilisée pour la description des flammes laminaires étirées et nous présentons la résolution numérique associée. Dans le deuxième chapitre, nous étudions les molécules qui interviennent dans les transferts radiatifs de ces flammes et nous présentons les modélisations utilisés. Dans le troisième chapitre, les travaux expérimentaux effectués. Ils se composent de mesures par diffusion Rayleigh qui nous ont permis de valider les profils de température calculés et de mesures de luminance axiales avec une thermopile de Moll qui valident le calcul des pertes thermiques dans l'infrarouge. Le quatrième chapitre expose divers études numériques. Nous présentons tout d'abord des études de structures de flammes et de limites d'extinction pour les flammes de diffusion H2-O2 qui mettent notamment en évidence une extinction radiative. Ensuite, des études similaires sont menées sur des flammes de prémélange C3H8-Air. Enfin, nous étudions l'influence du rayonnement sur les flammes et prémélanges non-étirées et sur les vitesses de flammes. Nous mettons notamment en évidence le rôle important de l'absorption.
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Ghilani, Mustapha. "Simulation numérique de flammes planes stationnaires avec chimie complexe." Paris 11, 1987. http://www.theses.fr/1987PA112325.
Full textAbstract:
L'objectif de cette thèse est la résolution numérique d'un système d'équations différentielles non-linéaire décrivant une flamme plane stationnaire, avec chimie complexe et modèles de transport et de diffusion réalistes, par la méthode des éléments finis décentrés de Petrov-Galerkin. Du point de vue numérique nous montrons que l'utilisation de la méthode de Petrov-Galerkin supprime les instabilités spatiales qui apparaissent lors de l'utilisation d'un schéma centré, ce qui augmente la robustesse du schéma sans détériorer sa précision. Du point de vue mathématique nous présentons un nouveau résultat concernant l'analyse numérique des méthodes implicites utilisées pour le calcul des flammes stationnaires. Trois études ont été réalisées par cette méthode sur la flamme d'oxydation d'hydrogène dans l'air: la première sur une flamme stœchiométrique, la deuxième sur la variation de la vitesse de propagation de la flamme avec la richesse du mélange, et la troisième sur un phénomène d'extinction purement cinétique.
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Degardin, Olivier. "Effets des Hétérogénéités de Richesse sur la StructureLocale des Flammes Turbulentes." Phd thesis, INSA de Rouen, 2006. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00137911.
Full textAbstract:
Dans beaucoup de situations réelles, qui vont du domaine des transports (moteurs fusée, avions et automobiles), en passant par la production d'électricité (centrale thermique) ou encore de la thermique (chaudière, fours industriels, foyers domestiques...), le prémélange turbulent entre l'air et la combustible conduit généralement à une hétérogénéité du mélange. En conséquence, la richesse du mélange est variable à la fois dans le temps et dans l'éspace, produisant une combustion sous la forme de flamme partiellement prémélangées, loin des cas classiques prémélangé et de diffusion. Dans cette thèse, on s'intéresse plus particulièrement aux effets des hétérogénéités de richesse sur la structure locale (en terme de courbure, d'épaisseur, d'étirement, de plissement, de fraction molaire de combustible) de ce type de flamme. Deux configurations expérimentales, stationnaire et instationnaire (présentant chacune leurs avantages) sont alors étudiées. Une méthode expérimentale est proposée afin de mesurer simultanément la température de la flamme et la fraction molaire, dont son originalité repose sur sa capacité à corriger l'influence de la température sur l'efficacité des mesures de PLIF sur acétone. L'étude des flammes laminaires montre que la flamme est fortement influencée par la stratification, notamment en terme de configuration géométrique pour la flamme instationnaire. Mais aussi du point de vue de l'épaisseur pour la flamme stationnaire. L'évolution de l'épaisseur en fonction de l'étirement présente une modification notable avec un changement de pente en fonction du nombre de Lewis. De plus, il est montré que la flamme se propage dans un milieu très pauvre (en dessous des limites d'inflammabilités) du fait du soutien de la flamme dû au réservoir chimique et thermique induit.L'étude du comportement est poursuivie dans la seconde partie, pour deux turbulences de grilles données, où la comparaison est effectuée entre des flammes de prémélanges homogènes et hétérogènes, et ce pour différentes fractions molaires de combustible et niveaux de fluctuations. Elle montre qu'il existe une modification de la structure de la flamme non seulement par l'étirement local mais aussi par les variations de la vitesse de flamme avec la composition du mélange. Ceci introduit un étirement additionnel Kpp non négligeable notamment lorsque la richesse le long du front de flamme est faible.
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Ditaranto, Mario. "Caractérisation expérimentale du comportement des flammes non-prémélangées turbulentes gaz naturel - oxygène pur." Rouen, 1998. http://www.theses.fr/1998ROUES094.
Full textAbstract:
Dans une flamme non-prémélangée, la substitution de l'oxygène pure à l'air de combustion provoque une modification des propriétés de la combustion en terme de température adiabatique et consommation énergétique. De plus, l'absence d'azote dans l'oxydant évite la production des oxydes d'azotes (NOx). L'application de l'oxy-combustion aux fours industriels de verrerie constitue une évolution par rapport aux systèmes à air préchauffé. Nous avons étudié expérimentalement l'oxy-combustion du gaz naturel développée en aval d'un brûleur coaxial à ouvreau conique et cylindrique. Les conditions dynamiques initiales ont été variées en modifiant le rapport des quantités de mouvement initiales des jets de gaz naturel et d'oxygène tout en conservant une puissance de 25kW. Afin de placer l'étude proche des conditions de fonctionnement industrielles, les flammes étaient confinées dans une chambre de combustion à parois chaudes, dont on pouvait contrôler les températures de parois et les concentrations d'oxygène et CO2 dans les fumées. L'objet de l'étude est de caractériser l'oxy-combustion à l'aide de la vélocimétrie Doppler laser à deux composantes, l'imagerie de l'émission spontanée du radical OH, la strioscopie, la tomographie laser par diffusion des particules ensemencées dans l'écoulement et la mesure locale de concentrations de CO2, CO, O2 et NO. Les données recueillies constituent une source d'informations sur le développement dynamique et les interactions entre la turbulence et la zone de réaction. Les différentes méthodes de visualisation montrent également les instabilités à grande échelle se formant dans les flammes de taille semi-industrielle. La synthèse des résultats obtenus permet d'établir les caractéristiques géométriques des flammes, les schémas structurels ainsi que les propriétés turbulentes caractérisant le mélange dans les flammes non-prémélangées à haute température, en fonction du rapport des quantités de mouvement initiales.
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Reveillon, Julien. "Simulation dynamique des grandes structures appliquée aux flammes turbulentes non-prémélangées." Rouen, 1996. http://www.theses.fr/1996ROUES071.
Full textAbstract:
Ce travail de thèse a été consacré à la simulation des grandes structures appliquée aux flammes turbulentes non-prémélangées. Après une étude bibliographique générale, le choix d'un modèle de sous-maille dynamique dont les paramètres s'ajustent automatiquement aux contraintes locales de l'écoulement a été effectue. La méthode de détermination des coefficients dynamiques a fait l'objet d'une attention particulière une formulation statistique, introduisant l'approche fonction densité de probabilité de sous-maille (SGPDF) a été proposée pour la modélisation de la combustion. Dans un premier temps, les SGPDF ont été présumées de manière analytique, ensuite, l'équation de transport des SGPDF a été formulée. Un modèle dynamique pour le terme de mélange aux petites échelles a été propose et testé. Les résultats sont très encourageants et, par ailleurs, ce modèle de mélange permet aussi de déterminer le temps de mélange turbulent de l'espèce chimique considérée. Ce temps étant en général le point clef de tout modèle de combustion.
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Vervisch, Luc. "Prise en compte d'effets de cinétique chimique dans les flammes de diffusion turbulentes par l'approche fonction densité de probabilité." Rouen, 1991. http://www.theses.fr/1991ROUES053.
Full textAbstract:
Des simulations numériques de flammes de diffusion turbulentes sont présentées dans ce mémoire. Différents aspects sont abordés, les effets de cinétiques chimiques et leur couplage avec l'aérodynamique turbulente. Dans un premier temps, la description des écoulements turbulents réactifs par le biais de l'approche fonction densité de probabilité est examinée en détail, ainsi que les modélisations du mélange aux petites échelles adaptées au cas des flammes de diffusion. Deux méthodes numériques couplées à la résolution des équations de la mécanique des fluides fermées au premier ordre par un modèle à deux équations sont alors proposées. L'une s'inscrivant dans le cadre des méthodes a pdf présumee PEUL, l'autre assurant la résolution de l'équation d'évolution de la pdf des variables thermochimiques par une technique de Monte Carlo. La validation des modélisations et des méthodes numériques est effectuée dans différentes configurations de flamme de diffusion turbulentes
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Betbeder-Rey, Elodie. "Vers la prédiction des hydrocarbures imbrûlés pour la combustion diesel : étude expérimentale et numérique de flammes de diffusion à contre-courant." Châtenay-Malabry, Ecole centrale de Paris, 2008. http://www.theses.fr/2008ECAP1091.
Full textAbstract:
Ces travaux de thèse ont été réalisés dans un contexte industriel en collaboration avec Renault. Ils s’inscrivent dans l’étude de la combustion du gazole dans les chambres de combustion automobile et en particulier, de l’effet de gaz brûlés sur la formation des espèces hydrocarbonées. L’objectif final de ces travaux est de proposer une méthode de réduction de schémas cinétiques adaptée aux modèles de combustion turbulente utilisée dans le milieu industriel, assurant une prédiction fiable des espèces polluantes formées au cours de la combustion. Une configuration de flamme laminaire 1D à contre-courant est retenue pour représenter les zones non-prémélangées qui succèdent à la phase d’auto-allumage d’un moteur Diesel dans un cycle moteur. Un banc expérimental couplé à système d’analyse est mis en place pour l’étude de combustibles lourds, le n-décane dans notre cas, permettant de mesurer les espèces chimiques formées dans une flamme de diffusion. L’influence de gaz brûlés sur la combustion est représentée expérimentalement, en étudiant la présence de dioxyde de carbone dans les flammes. Une étude numérique de cette configuration est effectuée conjointement et permet de valider le mécanisme chimique pour la combustion du n-décane. Une étude paramétrique numérique représentative de conditions moteur est ensuite réalisée, afin de quantifier les effets de gaz brûlés dans le cas de flammes de diffusion à contre-courant. L'élaboration de la base de données est ensuite effectuée, en choisissant les variables indépendantes caractéristiques pour la combustion automobile (température, pression, taux de gaz recirculés, taux de dissipation scalaire, et fraction de mélange)In Diesel engines, the combustion process can be described as three major successive steps : auto-ignition of the mixture, propagation of a premixed flame front and formation of a diffusion flame. Modeling unburned hydrocarbons production in such a complex configuration is a real challenge for the engine developers. The main objective of this work is to investigate the formation of unburned hydrocarbons produced during the last part of the combustion process, when the diffusion flame occurs. Diffusion flames are considered, since they are representative of the final step of the combustion occurring in Diesel engine. A counterflow geometry is then employed, which provides a nearly one-dimensional flat flame. The first part of this work is to provide resolved experimental data regarding the detailed structure of laminar counterflow diffusion flames of n-decane. Mole fraction of profiles of reactants and intermediate species are carried out by gas-sampling through microprobe and Gas Chromatography techniques. To understand the real role of a species contained in burnt gas, a part of N2 compounding air is replaced by CO2 in representative quantities. The influence of the CO2 substitution is significant on oxygenated species. Numerical simulations give a good agreement with the experimental results. The chemical mechanism is then used to investigate the influence of EGR (Exhaust Gas Recirculation) on pollutant emissions in engine thermodynamic conditions. The final part of this work is to elaborate a flamelet Library in taking account of engine parameters : initial temperature, pressure, scalar dissipation rate, burnt gas rate as a function of mixture fraction
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Boukhalfa, Abdelkrim. "Combustion a l'etude de la structure scalaire dans les flammes turbulentes premelangees du type bunsen." Orléans, 1988. http://www.theses.fr/1988ORLE2043.
Full textAbstract:
Determination des champs moyens et fluctuant de la masse volumique, des densites de probabilite, des hauteurs de flammes, des epaisseurs apparentes, des spectres de puissance, des echelles integrales et des frequences de passage du front de flamme. Comparaison des resultats experimentaux avec les preditions de modeles theoriques
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Lachaux, Thierry. "Etude des effets de la haute pression sur la structure et la dynamique des flammes turbulentes de prémélange pauvre de méthane-air." Orléans, 2004. http://www.theses.fr/2004ORLE2016.
Full textAbstract:
L'étude expérimentale porte sur l'influence de la haute-pression jusqu'à 0. 9 MPa pour la combustion d'une flamme de prémélange méthane-air, pauvre, turbulente stabilisée sur un brûleur de type Bunsen. La vitesse débitante et la richesse sont fixées à 2. 1 m/s et 0. 6. Le champ de vitesses et les échelles de la turbulence sont déterminés à l'aide de l'anémométrie Laser Doppler. Les mesures de diffusion Rayleigh renseignent sur la fluctuation du scalaire. De l'imagerie de Mie deux dimensions sont obtenus la courbure, l'angle d'orientation, les longueurs de plissement et enfin, la densité de surface de flamme et l'intensité de combustion qui sont comparées avec les valeurs données par le modèle BML. Lorsque la pression augmente les échelles de Taylor et de Kolmogorov diminuent avec la viscosité cinématique, l'échelle intégrale et la vitesse fluctuante restent constantes, les structures du front de flamme deviennent plus petites et plus pointues, augmentant la densité de surface de flamme.
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Sacadura, Jean-Christian. "Etude expérimentale des flammes non-prémélangées hydrogène-oxygène. Caractérisation des champs dynamiques et scalaires." Rouen, 1997. http://www.theses.fr/1997ROUES045.
Full textAbstract:
Les flammes non-prémélangées hydrogène-oxygène stabilisées sur des injecteurs de type coaxial ont été étudiées. La technique de vélocimétrie Doppler laser a été utilisée pour caractériser les champs dynamiques. La tomographie laser a permis de visualiser la structure interne du jet d'oxygène. Les mesures des composantes de vitesse et des fluctuations associées réalisées sur trois injecteurs différents ont révélé l'existence de trois zones principales dans les flammes non-prémélangées hydrogène-oxygène : -la zone du jet d'oxygène -la zone de réaction -la zone d'expansion les effets de la température sur l'augmentation de la vitesse et sur l'atténuation ou la production de la turbulence ont été mis en évidence. Parallèlement les visualisations du jet d'oxygène ont montré l'influence de la turbulence de l'écoulement sur la structure globale de la flamme. La dissymétrie des profils moyens de fluorescence, nous a permis de calculer le coefficient d'atténuation et de déduire le coefficient d'absorption. Les valeurs moyennes du OH dans la flamme ont contribué à l'estimation de la population du niveau pompé et de la concentration totale du radical OH intégré sur la zone de réaction.
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Bouvier, Yoann. "Caractérisation de suies et de précurseurs de suies dans des flammes par incandescence induite par laser." Lille 1, 2006. https://pepite-depot.univ-lille.fr/LIBRE/Th_Num/2006/50376-2006-Bouvier.pdf.
Full textAbstract:
Les suies sont des particules carbonées notamment formées dans des flammes riches, à l'échappement des moteurs diesel ou des moteurs aéronautiques. Leur nocivité est principalement due à leur faible dimension et à la présence d'Hydrocarbures Aromatiques Polycycliques (HAP) adsorbés sur leur surface. Les HAP sont également directement impliqués dans le processus de formation des suies lors des étapes de nucléation des particules et de croissance de surface. Au cours de ce travail, un brûleur de laboratoire capable d'enflammer tous types d'hydrocarbures gazeux ou liquides a été développé. Les différents fuels sont injectés au centre d'un brûleur à flamme plate modifié afin de générer des flammes "jet" axisymétriques. Les flammes étudiées sont des flammes de diffusion de méthane et des flammes acétylène / air prémélangées de richesse 2,9 et 3,5 stabilisées à pression atmosphérique. Ce brüleur est destiné à fournir des données expérimentales par diagnostic laser (fraction volumique, indice de réfraction de suies, concentration des HAP). Les suies produites dans ces flammes peuvent être également collectées sur l'axe du brüleur à différentes hauteurs en vue d'analyses ex-situ portant sur la nature des HAP adsorbés. Les analyses par diagnostic laser reposent sur un couplage entre la technique d'Incandescence Induite par Laser (LII) et la mesure du temps de déclin d'une cavité optique (CRDS). Une étude fondamentale du phénomène LII est menée par l'intermédiaire de l'analyse des effets de bord, c'est -à -dire l'élargissement du volume d'émission avec l'augmentation de l'énergie laserCette étude a été effectuée de manière originale en utilisant un profil de faisceau laser gaussien et en comparant la détection "classique" à angle droit à la détection dans le sens contraire à la propagation du faisceau (rétro-LII) Cette comparaison a permis de valider un dispositif de mesure de fraction volumique de suies par rétro-LII à l'échappement des moteurs. Une méthode expérimentale de détermination de révolution de la fonction d'indice de réfraction E(m) avec la longueur d'onde est proposée par comparaison des signaux LII obtenus en utilisant des longueurs d'onde d'excitation dc 532 nm et 1064 nm. Une validation de la méthode est effectuée par comparaison avec des mesures d'extinction obtenues par mesure du temps de déclin d'une cavité optique (CRDS) aux mêmes longueurs d'onde. La structure des flammes "jet" supports a été étudiée par couplage de l'Incandescence Induite par Laser des suies et de la Fluorescence Induite par Laser des HAP à 532 nm (LII / LIF). La calibration des fractions volumiques de suies est effectuée par mesure du temps de vie d'une cavité optique à 1064 nm. Des cartographies suies / HAP sont ainsi obtenues dans une flamme de diffusion de méthane et dans les deux flammes de prémélange. La sensibilité des techniques mises en œuvre permet de détecter de très faibles teneurs en suies (< 1 ppb). Une méthode novatrice de mesure de la vitesse des particules de suie dans les flammes est également proposée
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Min, Jiesheng. "Comportement transitionnel et stabilisation de flammes-jets non-prémélangés de méthane dans un coflow d'air dilué en CO2." Phd thesis, INSA de Rouen, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00633005.
Full textAbstract:
Ce travail s'intéresse à la compréhension du comportement des flammes non-prémélangées issues d'un jet de méthane assisté par un coflow d'air dilué avec du CO2, ou d'autres gaz chimiquement inertes pour discriminer les différents phénomènes impliqués dans la dilution. Les phénomènes transitionnels, décrochage et extinction, quantifiés par des limites de stabilité, sont analysés à l'aide de grandeurs physiques représentatives. Le domaine de stabilité de flamme est limité par des surfaces 3D dans le domaine physique ( Qdiluant/Qair (taux de dilution), Uair (vitesse d'air), UCH4 (vitesse de méthane)), révélant un effet compétitif entre l'aérodynamique et la dilution. Des cartographies génériques de décrochage et d'extinction communes à tous ces diluants sont proposées. Des grandeurs liées à la stabilisation sont toutes soumises à des lois d'évolution auto-simlilaires. Il en ressort que la vitesse de propagation de flamme est l'élément clé du mécanisme de stabilisation lors de la dilution.
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Pavé, David. "Contribution à l'étude de la structure des flammes turbulentes de prémélanges pauvres de méthane-air." Phd thesis, Université d'Orléans, 2002. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00010987.
Full textAbstract:
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.
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CROONENBROEK, THOMAS. "Diagnostics optiques appliques aux milieux reactifs (diffusion rayleigh, fluorscence induite par laser, absorption, analyse de la chimiluminescence,. . . ) application aux flammes laminaires etirees a contre-courant." Paris 6, 1996. http://www.theses.fr/1996PA066528.
Full textAbstract:
Ce document presente l'application de diagnostics optiques a des milieux reactifs, et plus particulierement aux flammes de diffusion a contre-courant. Les techniques utilisees comprennent l'analyse spectrale de la chimiluminescence, des mesures de temperature par diffusion rayleigh et la mesure quantitative de la concentration de oh par fluorescence induite par laser, calibree par des mesures d'absorption. L'emission spontanee des molecules no, oh, ch et c#2 est mise en evidence. A partir des spectres de ch, une temperature rotationnelle est determinee, proche de la temperature des gaz de la flamme. Les flammes de diffusion a contre-courant sont decrites tant au niveau experimental que theorique. La mesure de temperature par diffusion rayleigh est ensuite au centre de l'etude. Deux algorithmes de conversion des mesures rayleigh en temperature sont developppes. Les resultats obtenus a l'aide de ces algorithmes sont non seulement confrontes aux calculs numeriques mais aussi a des mesures drasc. Les resultats de cette etude permettent, d'une part de valider les algorithmes developpes et, d'autre part, de valider les calculs numeriques dans le cas des flammes methane-air et propane-air. Dans le cas des flammes hydrogene air, des phenomenes, mal pris en compte dans la modelisation, ont ete deceles par les experiences. La mesure quantitative de concentration de oh par fluorescence induite par laser (fil) est presentee. Une etude preliminaire portant sur le quenching a comme resultat que la fil en regime lineaire, associee a des calibrages par absorption, est la technique la mieux adaptee aux flammes de diffusion a contre-courant. De plus, le quenching peut etre generalement consideree comme constant dans la zone de formation de oh dans ces flammes. Les resultats experimentaux sont confrontes a des calculs numeriques. Dans les flammes propane-air et methane-air, l'accord entre theorie et experience est bon. Dans les flammes hydrogene-air, on constate un desaccord systematique comme celui observe par diffusion rayleigh. Les perspectives d'application des techniques developpees sont donnees.
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Mahmoud, Rihab. "Development and Application of an Eulerian Density Function Methodology coupled to Flamelet Progress Variable Approach for the Simulation of Oxyfuel Combustion." Thesis, université Paris-Saclay, 2020. http://www.theses.fr/2020UPAST019.
Full textAbstract:
Vue la situation actuelle de ressources en combustibles fossiles menacées d’épuisement et des niveaux élevés d’émissions de polluants atmosphériques, l’état de l’art des recherches sur la combustion est confronté à deux défis principaux. Il s’agit d’une part d’optimiser l’efficacité de la combustion des combustibles fossiles et d’autre part du développer et d’appliquer des tratégies puissantes pour réduire la quantité de gaz polluants rejetésdans l’air tout en respectant les nouvelles normes d’émission conformément aux politiques énergétiques mondiales.Dans ce contexte, les technologies de captage et de stockage du dioxyde de carbone (CSC) jouent un rôle important en tant que stratégie énergétique adapteée en vue de l’atténuation des émissions de CO2 . L’un des aspects importants des techniques de CSC est l’oxydation du gaz naturel dans les conditions d’oxycombustion. Cependant, très peu de contributions scientifiques ont été consacrées à la recherche de ces systèmes de combustion, de sorte queles processus d’oxycombustion ne sont pas assez compris.L’objectif du présent travail est de développer et d’appliquer une méthode numérique avancée pour la simulation de l’oxycombustion. Cette approche a été intégrée dans la platforme numérique OpenFOAM et est capable de reproduire correctement l’interaction chimie-turbulence (ICT) pour les régimes de combustion non prémélangés. Le modèle proposé, qui est conçu pour les applications de RANS et LES, consiste en une fonction de densité de probabilité de transport (PDF) dans le contexte de la méthodologie du champ stochastique eulérien (ESF) combiné à un mécanisme de réduction chimique basé sur la variable d’avancement de la flamme (FPV). Dans le cadre la simulation des grandeséchelles (LES), la méthode proposée permet une description précise de l’influence des fluctuations de la structure fine (sous-maille) sur la structure de la flamme et sur les caractéristiques de la combustion, y compris l’intéraction turbulence-chimie associée.Le modèle de combustion développé a été d’abord vérifié, puis validé et appliqué à diverses configurations de combustion turbulente, non prémélangée et de complexité croissante. Le premier cas d’essai pour la validation de la méthode dans le contexte du RANS et du LES est la flamme Sandia D, qui consiste en flamme turbulente de méthane pilotée. Les flammes d’essai suivantes sont des flammes Sandia non prémélangées A & B, qui fonctionnent à diffèrents nombres de Reynolds et sont caractérisées par un enrichissement important de CO2 et de H2 dans les flux d’oxydant et du combustible, respectivement. Toutes les configurations de validation et d’application étudiés sont bien documentés avec des données expérimentales disponibles.Une comparaison entre les résultats des simulations obtenus et les données expérimentales concernant la température, les distributions scalaires, les PDFs et les diagrammes de dispersion montre un bon accord, en particulier dans le contexte de la LES. Enfin, ce travail démontre que l’approche hybride FSE/FPV peut éliminer les faiblesses associées à la méthode numérique β-PDF qui est basée sur l’approche FPVIn the prevailing situation of unsustainable fossil fuel resources and the elevated levels of air pollutant emissions, the state-of-the-art of combustion investigations confronts primarily two challenges. These are on the one hand the optimization of the fossil fuel combustion efficiency and on the other hand the development and the application of robust strategies to reduce the amount of the released pollutant gases with respect to the new emission standards in accordance with the global energy policies.Within this context, the carbon dioxide capture and storage (CCS) technologies play an important role as an accepted strategy towards the mitigation of CO 2 emissions. One of the important aspects of the CCS techniques is the oxidation of natural gas under oxy-fuel combustion conditions. However, very few scientific contributions have been devoted to the research of these systems, so that there is a lack of understanding of the oxy-combustion processes.The present work aims at the development and the application of an advanced numerical approach for the simulation of oxy-fuel combustion in which the TCI is adequatelyaccounted for within non-premixed combustion regimes using the OpenFOAM platform.The suggested model which is designed for both RANS and LES applications consists of a combination of a transported probability density function approach following the Eulerian Stochastic field methodology and the flamelet progress variable (FPV) chemistry reduction mechanism. In the LES framework, the proposed method accurately represents the effect of the sub-grid fluctuations on the flame structure and on combustion characteristics along with the interaction between turbulence and chemistry.The implemented developed combustion model is first verified, and then validated and applied to different turbulent non-premixed combustion configurations featuring an increasing order of complexity. In particular, Sandia flame D which consists of a turbulent piloted methane-air jet flame is first employed for model validation in both RANS and LES contexts. The next flames are more challenging cases, namely the non-premixed Sandia oxy-flame series (A & B), which are operated under different Re numbers and characterized by various CO 2 and H 2 enrichments in the oxidizer and fuel streams, respectively. All investigated cases are well documented with available experimentalmeasurements.The comparison of the obtained results with experimental data in terms of temperature, scalar distributions, PDFs and scatter plots agree satisfactorily, essentially in the LES context.This work finally reveals that the hybrid ESF/FPV approach removes the weaknesses of the presumed probability density function based FPV modeling (β-PDF)
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Guichard, Florestan. "Mesures 1D mono-coups multi-espèces de température et de concentration par ajustement de spectres de diffusion Raman spontanée : application dans les flammes aérobies et les oxyflammes turbulentes." Thesis, Normandie, 2018. http://www.theses.fr/2018NORMR114/document.
Full textAbstract:
Les progrès technologiques des dispositifs expérimentaux ainsi que les récentes avancées pour la simulation des spectres Raman à haute température rendent aujourd’hui possible la mise en oeuvre d’une technique de mesures multi-espèces de température et de concentration uniquement fondée sur l’ajustement des spectres mono-coups de diffusion Raman spontanée collectés au sein des flammes turbulentes. Dans cette étude, cette stratégie de post-traitement, associée à une chaîne de mesure spécifique, est développée selon plusieurs axes pour permettre l’extension des mesures à des cas de flammes ordinairement hostiles aux mesures classiques Rayleigh/Raman résolues par inversion matricielle ou par méthode hybride. Dans une flamme diphasique d’éthanol, une thermométrie fondée sur l’ajustement des spectres de N2 a été mise en place afin de s’affranchir des contraintes liées à la diffusion de Mie des gouttes. L’intégration d’une thermométrie Raman à partir du spectre du méthane ainsi que d’une procédure de minimisation de l’émission de C2 dans le post-traitement des spectres ont permis la réalisation de cartographies multi-scalaires (température et toutes espèces majoritaires) dans toute la zone de recirculation d’une flamme turbulente légèrement fuligineuse générée par un brûleur bluff-body. Une thermométrie fondée sur la minimisation du spectre Raman de CO2 a également été développée et éprouvée au cours d’une campagne de mesures dans une installation d’échelle semi-industrielle reproduisant les conditions d’oxycombustion des cycles de turbines à gaz dans l’objectif de la capture et de la séquestration du CO2Recent progress in experimental devices and simulation of high-temperature Raman spectra enable the implementation of a spectral fitting method to solve single-shot Spontaneous Raman Scattering spectra collected in turbulent flames. In this study, this post-processing method, associated to a specific experimental set-up, has been developed to extend measurements to several cases of non-Raman friendly flames where matrix inversion or hybrid methods are usually limited. In a two-phase flame, N2 Raman thermometry has been used to overcome issues from Mie scattering of droplets. The implementation of a CH4 Raman thermometry and a minimization procedure of C2 emission in the data post-processing allowed the achievement of multi-scalar cartographies (temperature and all major species) throughout the recirculation zone of a slightly sooting turbulent flame stabilized on a bluff-body burner. A thermometry based on the minimization of CO2 Raman spectrum has also been developed and tested during a measurement campaign in a semi-industrial scale installation designed for the study of oxyfuel gas turbine cycle in the aim of carbon capture and sequestration