Dissertations / Theses on the topic 'Imbrulé'

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

La plupart des procédés thermiques conduisent à la formation de dioxine (PCDD/F) à l'état de traces. Leur toxicité et leur faible biodégradabilité nécessitent de minimiser ces rejets par tous les moyens disponibles (modification du procédé, traitement des émissions, etc. ). Dans le cas des incinérateurs, notre étude bibliographique révèle que la zone de refroidissement des fumées joue un rôle particulièrement important sur la formation des PCDD/F. Des études approfondies effectuées sur des micropilotes ont permis d'identifier trois voies indépendantes conduisant à la formation de ces produits : une formation en phase gazeuse vers 600°C, une formation catalytique en présence de poussières de 300°C à 500°C et finalement la réaction de-novo par gazéification des poussières à 300°C. Nous en avons conclu que seule une amélioration de la combustion permettait de réduire la quantité de PCDD/F émis mais également celle d'autres produits imbrulés indésirables. Nos résultats expérimentaux sur l'oxydation du dibenzofurane en phase gazeuse et à des températures relativement élevées (> 900°C) prouvent que la teneur en oxygène ainsi que le régime d'écoulement sont les paramètres primordiaux et qu'une richesse d'environ 0,8 conduit à une combustion totale des imbrulés. Enfin, nous avons construit un mécanisme détaillé appliqué à l'oxydation du dibenzofurane qui permet d'expliquer qualitativement nos observations expérimentales et qui semble être en bon accord avec les hypothèses faites par d'autres équipes de recherche sur l'oxydation des produits aromatiques à haute température

Lors d'un incendie confiné-ventilé, le manque de dioxygène peut engendrer une production importante de gaz imbrûlés. Lors de leur évacuation dans la gaine d'extraction, ces gaz peuvent être mis en présence d'air frais provenant d'un autre conduit de ventilation et s'enflammer. Cette inflammation n'est possible que pour des températures et des concentrations en gaz combustible suffisantes. Pour quantifier ce risque, il est donc essentiel de déterminer l'influence de différents paramètres sur ces deux critères. Lors de cette étude, des feux sont réalisés dans un local à échelle réduite équipé d’un réseau de ventilation mécanique. Une analyse des gaz imbrûlés produits est effectuée en chromatographie et en spectrographie de masse. L'influence de deux principaux paramètres est mise en évidence : le débit calorifique du feu et la ventilation du local. Cette dernière a un effet couplé avec le débit calorifique : une augmentation du renouvellement horaire d'air du local peut accroître ce débit par effet de soufflage. Ces essais ont permis de déterminer les conditions de ventilation et de débit calorifique présentant un risque d'inflammation des gaz imbrûlés produits lors du feu à partir de critères de température et de limite d'inflammabilité. Des essais de foyer avec cibles ont également été effectués pour étudier l'impact de la dégradation thermique de celles-ci sur la production de gaz imbrûlés. Un outil d'analyse du risque d'inflammation est développé. Il permet de déterminer le diagramme d'inflammabilité du mélange combustible et d'estimer les concentrations des espèces produites à partir de l'évolution du dioxygène et de la température au sein de la gaine d'extraction
During an underventilated fire, oxygen concentration can become insufficient and a large quantity of unburnt gases can be produced. When these unburnt gases are removed through an extraction duct, a supply of fresh air from other ducts may produce a significant amount of a flammable mixture able to ignite. This ignition can occur with sufficient temperature level and species production. A series of experiments has been conducted in a room test with unburnt gas analysis in order to study the influence of several parameters on these criteria. Two main parameters appear: heat release rate and ventilation flow. Criteria on these factors are determined in order to predict conditions that lead to an ignition risk. Fire tests with a second fuel pan are also made to study the influence of thermal degradation of this second pan on ignition risk. A model for the estimation of this risk in the extraction duct is developed. It allows to obtain the flammability diagram of fuel mixture and to calculate produced species using oxygen concentration and temperature levels in extraction ducts

Actuellement, environ 80% de la pollution par les hydrocarbures (HC) imbrûlés est émise durant la période de démarrage à froid des moteurs (période dite de "cold-start"), d'une durée approximative de 120 s. Pour les véhicules Diesel, une méthode particulièrement prometteuse pourrait consister à piéger les HC sur un adsorbant à des températures inférieures à 200-250 °C, pour les oxyder ensuite à plus haute température grâce à un catalyseur d'oxydation conventionnel. Cependant, peu d'études dans la littérature traitent de l'adsorption/désorption d'un mélange complexe d'HC, notamment en présence d'inhibiteurs. Dans cette étude, nous avons cherché à évaluer dans quelle mesure les propriétés structurales et chimiques d'adsorbants zéolithiques pouvaient affecter les caractéristiques d'adsorption et désorption d'un mélange modèle d'HC (propène, toluène, décane) en absence/présence d'inhibiteurs (NOx, H2O, COx..). Dans ce but, 3 séries de tests ont été menées pour mesurer les influences respectives: (i) de la composition du mélange d'HC (binaire/ternaire) ainsi que la présence d'eau sur la zéolithe HY de structure faujasite (pour différents rapports Si/Al); (ii) de l'incorporation d'un cation métallique (Cu, Pt, Ce, Cs) pour la zéolithe HY (rapport Si/Al = 5); (iii) de la topologie et de la porosité de zéolithes protonées (structures FAU, BEA, MOR, MFI, FER, LTA). Les propriétés texturales, structurales et chimiques des zéolithes étudiées ont été systématiquement caractérisées par porosimétrie à l'azote, DRX, FTIR/ATR, DRS-UV-Vis, FTIR du CO, NO et de la pyridine adsorbée. D'une manière générale, les courbes de percée obtenues avec différentes compositions indiquent que la diffusion de chaque HC est fortement affectée par la présence d'autres composés présents simultanément dans le réseau poreux. Pour les zéolithes Y protonées, les faibles rapports Si/Al favorisent la sélectivité pour l'adsorption des insaturés alors que les zéolithes plus hydrophobes (Si/Al élevés) adsorbent préférentiellement le décane. Parmi les différents inhibiteurs testés (CO, NOx, H2O), seul l'eau impacte fortement les capacités d'adsorption aux faibles rapports Si/Al, en raison d'une compétition avec les HC sur les sites acides. L'incorporation d'espèces métalliques dans la zéolithe HY-5 améliore la sélectivité d'adsorption pour les insaturés, notamment les plus légers (propène). Les expériences de TPSR sous atmosphère réactive ont montré que la présence de nouveaux sites acides de Lewis Cu+ et/ou Cu2+ en position d'échange améliore fortement la réduction des NOx par les HC pré-adsorbés. La zéolithe modifiée au Pt a un comportement typique d'un catalyseur d'oxydation, l'intégralité des composés carbonés (HC, CO,...) étant totalement convertie en CO2 à partir de 300°C. L'étude des caractéristiques d'adsorption/désorption des HC pour différentes structures zéolithiques a permis de montrer que la topologie ainsi que la force des sites acides sont également des paramètres déterminants pour le piégeage des HC. L'ensemble de ces résultats permet d'envisager l'utilisation de certaines des formulations testées pour une application "cold-start"
Currently, about 80% of the pollution from unburnt hydrocarbons (HC) is emitted during the cold-start period, for an approximate duration of 120 s. For Diesel vehicles, a promising approach might be to trap the HC onto an adsorbent below 200-250 °C, and then to oxidize them at higher temperatures over a conventional oxidation catalyst. However, few publications in the literature deal with the adsorption / desorption of a complex mixture of HC, especially in the presence of inhibitors. In this study, we tried to assess in which extent structural and chemical properties of zeolite adsorbents could affect the adsorption and desorption characteristics of a model mixture of HC (propene, toluene, decane) in the absence/presence of inhibitors (NOx, H2O, COx ..). For this purpose, three sets of tests were performed in order to measure the respective influences of: (i) the composition of the HC mixture (ternary/binary) and the presence of water on the HY zeolite (with the faujasite structure) for several Si/Al ratios; (ii) the incorporation of a metallic cation (Cu, Pt, Ce, Cs) in the HY zeolite (Si/Al = 5); (iii) the topology and porosity of protonated zeolite (FAU, BEA, MOR, MFI, FER, LTA structures). The textural, structural and chemical properties of the studied zeolites were systematically characterized by nitrogen porosimetry, XRD, FTIR / ATR, DRS-UV-Vis, FTIR of CO, NO and adsorbed pyridine. In general, the breakthrough curves obtained with different compositions indicate that the distribution of each HC is strongly affected by the presence of other compounds present simultaneously in the porous network. For protonated Y zeolites, low Si/Al ratios promote selectively the adsorption of unsaturated HC while the more hydrophobic zeolites (for higher Si/Al ratios) preferentially adsorb decane. Among the various tested inhibitors (CO, NOx, H2O), only water has a strong influence on the adsorption capacities at low Si/Al ratios, due to a competitive adsorption with HC on acid sites. The incorporation of metallic species in the HY-5 zeolite enhances the selectivity for the adsorption of unsaturated hydrocarbons and especially the light ones (propene). TPSR experiments under reactive atmosphere showed that the presence of new Lewis acid sites Cu+ and/or Cu2+ on an exchange site strongly improves the NOx reduction by pre-adsorbed HC. The impregnated Pt-zeolite has a typical behaviour of an oxidation catalyst, all of the carboneous compounds (HC, CO,...) being completely converted to CO2 from 300 °C. The study of adsorption/desorption characteristics of HC among different zeolitic structures show that the topology and the strength of acid sites are also critical for the HC trapping. All these results allow to consider using some of these tested formulations for a "cold-start" application

La principale pollution des appareils domestiques de chauffage au bois est liée aux émissions d'imbrûlés gazeux et solides dans les fumées. Pour réduire ces rejets, nous proposons l'utilisation d'un dispositif de traitement des fumées pour piéger les particules et les détruire par micro-ondes. Après une étude des émissions de différents foyers fermés et une caractérisation des particules issues de la combustion du bois, le travail réalisé sur le piégeage dans un lit filtrant de billes de ciment réfractaire a permis de piéger 50 % des particules avec un lit de 5 cm. Ce lit chargé de particules est ensuite chauffé par micro-ondes : une énergie de l'ordre de 200 kJ a permis de régénérer le filtre totalement. Cette étude a montré que la post-combustion de fumées par apport d'énergie micro-ondes est particulièrement adaptée aux particules issues de la combustion du bois, comparé à la régénération par apport d'énergie classique, et un cahier des charges complet du dispositif a été élaboré
The main source of pollution from residential wood stoves is due to unburned gas and solid phase compounds in the fumes. In order to reduce these pollutants, we propose to use an exhaust gas-treating device to trap the particles in the chimney and to expose them to microwave to break them down. We first evaluated the emissions and the particulate matter (PM) characteristics from different fireboxes. Then we studied separately each function of the system : we trapped 50 % of PM with a 5 cm layer of refractory cement marbles placed in the chimney and then we heated the filter with microwave. About 200 kJ allowed us to clean completely the filter. This study showed that a microwave post-combustion system is particularly well adapted to particulate matter issued from wood combustion, in comparaison with other sources of energy regeneration. We also described the complete specifications of our device

Ce sujet est présenté en vue de répondre aux futures réglementations des émissions de polluants en sortie d’échappement et du constat fait que la réduction des polluants à la source passe par une meilleure maîtrise et compréhension de la combustion. Il s’agit donc d’étudier intrinsèquement la combustion et plus spécifiquement de suivre l’évolution en concentration du carburant et des espèces chimiques intermédiaires formées et consommées lors de la combustion dans un moteur à combustion interne. Nous avons pratiqué des prélèvements directement dans la chambre de combustion pendant les différentes phases du cycle et analysé la nature des gaz prélevés. La méthodologie élaborée au cours de ces travaux de thèse inclue la conception d’un outil innovant de prélèvement dans le cylindre et le développement d’un système de spéciation des hydrocarbures par chromatographie en phase gazeuse couplé à de la spectrométrie de masse. Après avoir été validé, la méthodologie a été appliquée à l’étude de la combustion sur un moteur fonctionnant en mode HCCI et sur un moteur essence à allumage commandé. L’objectif de ces mesures est d’apporter une meilleure maîtrise et compréhension de la combustion et des données de validations pour la modélisation.

Dans le contexte des réglementations Euro5, pour la combustion essence, les nouvelles stratégies d’injection et de combustion (p. Ex. : injection directe, dilution par recirculation des gaz brûlés, combustion par auto-inflammation, etc. ) sont étudiées pour réduire : la consommation d’essence, les émissions d’oxydes d’azotes et la quantité de matériaux précieux pour les catalyseurs. Malheureusement, ces stratégies tendent à augmenter les émissions hydrocarbures imbrûlés (HC). Différentes études ont permis de montrer qu’un des facteurs prépondérant pour la formation des HC est l’interaction de la flamme avec la paroi (FWI). Le premier objectif du travail a été de sélectionner des schémas cinétiques pour l’essence (un semi-détaillé et un réduit) capable de représenter l’évolution des HC : Golovichev (121 espèces et 611 réactions) et Hasse (29 espèces et 48 réactions). Pour modéliser la FWI, premièrement, on a utilisé un Modèle de Réacteur Stochastique avec Golovichev utilisant un modèle d’échange avec la paroi qui est basé sur Curl Modifié. L’étude de différentes valeurs de paramètres physiques (pression, température de paroi Tp, richesse  et intensité de contact à la paroi) ont permis de comprendre comment l’interaction flamme / paroi et les HC évoluaient durant la combustion. Ainsi, lorsque la combustion se déroule « idéalement », la production de HC est très faible. En revanche, lorsque la combustion est incomplète du aux échanges nombreux avec la paroi, le niveau de HC devient très élevé. Enfin, une variable d’avancement CHC a été définie afin d’obtenir une représentation simple de l’évolution des HC durant la combustion. Dans une seconde partie, deux configurations sont considérées avec Hasse : extinction de flamme (HOQ) sur une paroi et une crevasse,. Le but de cette partie, est d’utiliser une simulation de flamme laminaire (LFS) pour comprendre comment les HC imbrûlés sont produits à proximité de la paroi. Dans la configuration HOQ, le front de flamme se propage jusqu’à la paroi froide où une extinction se produit. Différents aspects du coincement de la flamme comme l’oxydation des HC imbrûlés, le flux de chaleur à la paroi, les distances de coincement aussi bien que les familles de HC sont observés en faisant varier des paramètres comme Tp et . Dans une seconde partie, les crevasses sont utilisées pour étudier l’impact des imperfections des parois dans la chambre de combustion. Des configurations avec différents Tp et épaisseurs (e) sont testés. Lorsque la crevasse n’est pas assez large et que la Tp est froide, la flamme ne peut se propager dans ce dispositif et la quantité de HC est plus petite que dans le cas où la flamme peut se propager (mais le carburant n’est pas oxydé). Si la crevasse est assez large pour que la propagation de la flamme ait lieu, alors une HOQ se déroule à la paroi du fond et les HC avec le carburant s’accumulent dans les coins. Les résultats numériques obtenus dans ce travail démontrent que la LFS permet de reproduire les mécanismes de combustion incomplète qui sont responsables d’une majeure partie de la production de HC dans les moteurs essences. Enfin, une étude de faisabilité de l’intégration d’une tabulation des HC dans le modèle de combustion turbulent ECFM pour des calculs RANS a été réalisée
Due to the Euro5 norms, for gasoline combustion, new strategies of injection and combustion (for instance: direct injection, exhaust gas recirculation, combustion by auto-ignition) are studied to reduce: consumption, nitrogen oxides emissions and precious metals for catalyzer. Unfortunately, these new strategies tend to increase the unburnt hydrocarbon (HC) emission levels. Various studies show that a main mechanism of HC production is the flame / wall interaction (FWI). The first goal of this study consists in selecting two chemicals mechanisms for gasoline (a semi-detailed and a skeletal) to represent HC formation: Golovichev (121 species and 611 reactions) and Hasse (29 species and 48 reactions). To model FWI, first, we use a Stochastic Reactor Model (MRS) with Golovichev using a wall exchange model based on Curl Modified. The study of different physical parameters (pressure, wall temperature Tp, equivalence ratio  and intensity of wall contact) allows to understand how flame wall interaction and unburnt HC progress during combustion. Thus when the combustion occurs "ideally", HC production is very low. However, when combustion is incomplete, HC levels becomes very high. Finally, a progress variable CHC is defined to obtain a simple representation of HC evolution during the combustion. In a second part, two configurations are considered with Hasse: head-on quenching (HOQ) on a planar wall and in crevices. The aim of this part is to use laminar flame simulation (LFS) to understand how the unburnt HC are produced near the wall. In the HOQ configuration, the flame front propagates toward the cold wall where quenching occurs. Several aspects of flame wall quenching such as oxidation of unburnt HC, wall heat flux, quench distances as well as HC families are investigated by varying parameters like Tp and . In a second part, crevices are considered to study the impact of wall imperfections in combustion chambers. Configurations with different Tp and thickness (e) are tested. When the crevice is not wide enough and Tp too cold, the flame cannot propagate in the device and the quantity of HC is smaller than in the case where the flame can propagate (but the fuel is not oxidized). If the crevice is wide enough to allow a propagating flame, HOQ occurs at the bottom of the crevice and HC with fuel accumulate in the corners. The computational results obtained in this work demonstrate the ability of LFS to reproduce incomplete combustion mechanisms that are responsible for a major part of HC production in gasoline engines. Finally, a feasibility study of integration of HC tabulation in turbulent combustion model ECFM for RANS simulation has been realized

Lors du déclenchement d’un incendie en milieu clos, la quantité d’oxygène du local décroît, entrainant une combustion incomplète. Des gaz chauds imbrûlés peuvent alors s’accumuler dans le local ou dans les gaines de ventilation et un accident thermique peut survenir suite à un apport d’air frais. Ce travail, réalisé pour AREVA, vise à quantifier et d’analyser ce risque, afin de pouvoir le prédire et le prévenir. Tout d’abord, une étude bibliographique a été réalisée afin de définir les paramètres d’auto-inflammation à partir du modèle de Frank-Kamenetskii. Celui-ci permet, après un bilan d’énergie, l’établissement d’un paramètre critique, δC, d’auto-inflammation du mélange. δC réunit la géométrie, la température (et la température ambiante) et la composition du mélange à l’auto-inflammation.Puis, la dégradation thermique du Polyéthylène Haute Densité en fonction de la densité surfacique de flux incident à la surface du matériau et de la sous-ventilation a été caractérisée (cinétique de dégradation, productions gazeuses). Le Cône Calorimètre à Atmosphère Contrôlée a été employé.Ce travail expérimental a permis d’obtenir plusieurs mélanges gazeux suivant les conditions. La dernière partie de l’étude a permis, à partir de δC, de poser le volume de mélange via le rayon comme critère d’auto-inflammabilité des mélanges. En imposant une température, en faisant varier la fraction volumique de chaque gaz combustible entre sa LII et LSI le risque d’accident thermique a été défini
After the beginning of a fire in a closed room, the oxygen rate in the atmosphere decreases. This implies an incomplete combustion and unburnt gases production. These ones may accumulate in the room or in ventilation pipes, and, after mixing with fresh air, auto-ignite. This could trigger a thermal accident such as backdraft. This present work, conducted for AREVA, aims to analyse this hazard and provide some methods to predict and prevent it. First, a bibliographical research, was carried on to define a mixture’s auto-ignition parameters. This study was based on Frank-Kamenetskii’s model: after establishing the energetics balance between the heat produced by combustion, and the one consumed by conduction, an auto-ignition critical parameter, δC, was defined. It reunites the system’s geometry, temperature (or the room temperature) and composition.Then, the High Density Polythene degradation in a Controlled Atmosphere Cone Calorimeter was studied. The effect on the material’s degradation of under-ventilation and of the energy brought has been tested through the oxygen concentration in the atmosphere and the incident heat flux.During this work many different gas mixtures were analyzed. On the ground of δC formula, the final step was to set the volume, through the radius (characteristic size of the system), as an auto-ignition parameter. Making the concentration of each combustible varying between the LFL and UFL and imposing the temperature allowed to predict this hazard

Ce travail a concerné l'étude du comportement d'un catalyseur d'épuration des gaz d'échappement automobiles du type trois voies à base de palladium. Il a plus particulièrement porté sur l'étude de l'oxydation de différents hydrocarbures et composés oxygènes, soit individuellement soit en mélange. Les domaines de température des réactions mises en œuvre, l'influence de la nature de l'hydrocarbure sur son élimination, l'effet du vieillissement thermique du catalyseur et l'effet du dioxyde de soufre sur l'oxydation des hydrocarbures ont été précisés. Nous montrons les différentes réactions mises en œuvre lors de l'élimination des différents polluants (CO, NO et un HC), et l'influence de la concentration des différents constituants du mélange synthétique sur la réactivité du propane et du propylène. Les points suivants sont notés ; à la stœchiométrie, les variations de concentrations des différents constituants du mélange ne modifient guère la réactivité de l'hydrocarbure, l'étape déterminante de la réaction d'oxydation du propane et du propylène est l'adsorption de la molécule et en milieu oxydant, l'oxygène a un effet inhibiteur sur la réaction d'élimination du propane. Nous avons évalué les spécificités du catalyseur au palladium vis à vis de la conversion des divers hydrocarbures et composés oxygènes pris individuellement. Ils se regroupent en deux catégories ; les alcanes a courte chaîne, et les alcanes a longue chaîne et les autres catégories d'hydrocarbures. Nous avons montré les effets inhibiteurs de chacun des HC sur les autres polluants. Et l'étude de mélange d'hydrocarbures nous a permis de montrer leur inhibition mutuelle dans certain cas. L’étude du comportement du catalyseur au palladium vieilli thermiquement montre une importante diminution de l'activité de notre catalyseur, du a une diminution du nombre de sites actifs accessibles. L’ajout de quelques ppm de dioxyde de soufre dans le mélange gazeux se manifeste par un effet inhibiteur de celui-ci sur les réactions d'élimination dans la majorité des cas étudiés

Mesure de la distribution granulométrique de particules de suies dans un tunnel de dilution. Application d'une méthode vélocimétrique basée sur l'annulation de la fonction de corrélation de l'intensité à des temps finis. Bon accord des résultats expérimentaux et des prévisions théoriques

Etude de la reactivite de sept varietes differentes de fumees de silice condensees (csf). L'activite pouzzolanique depend de la nature et de la teneur des impuretes qua'ellesrenferment. On montre que: le carbone imbrule retarde le phenomene pouzzolanique; le carbone imbrule, en forte teneur, peut provoquer un important retard d'hydratation du ciment portland; l'incorporation de csf a un ciment portland permet d'obtenir un ciment ayant une resistance en compression comparable ou superieur a celle d'un ciment portland mitral, toutefois des impuretes dans une csf peut conduire a rejeter son utilisation.

Cette thèse de doctorat est consacrée à l’étude sur le risque d’inflammation de gaz imbrûlés au niveau du système de ventilation suite à un incendie dans un milieu confiné sous-ventilé. La caractérisation de l’état de stratification des fumées et du désenfumage apparaît aussi comme un objectif. Lors d’un incendie en milieu clos, la quantité d’oxygène présente dans le local peut devenir insuffisante, engendrant une combustion incomplète. Des gaz chauds imbrûlés résiduels peuvent alors s’accumuler dans le local et être évacués par la ventilation d’extraction. Lorsque ces derniers sont mis en présence d’air apporté par un autre conduit de ventilation, ils peuvent s’enflammer spontanément et générer une déflagration pouvant rompre le confinement dynamique des matières dangereuses, situation inacceptable pour la sûreté des installations nucléaires. Cette inflammation dépend de la quantité des imbrûlés, de la température dans la gaine d’extraction et de la concentration minimale en oxygène. L’objectif de cette étude est de quantifier et d’analyser ce risque par l’étude aérodynamique de la flamme et par le niveau de confinement dynamique afin de choisir le type de ventilation présentant le moins de risque. Cette étude, à la fois numérique et expérimentale, permet d’améliorer la compréhension de l’influence de la richesse globale liée au niveau de confinement de l’enceinte sur la production d’imbrûlés comme CO, H2 et fuel. Elle permet par la suite de mettre en évidence l’influence de celle-ci sur le risque d’inflammation de gaz imbrûlés au niveau du système de ventilation
This doctoral thesis is devoted to the study of the risk of ignition of unburnt gases in the ventilation system after a fire in an under-ventilated confined enclosure. The characterization of the state of lamination of smoke and smoke extraction also appears as an objective. In a closed fire, the amount of oxygen present in the room may become insufficient leading to incomplete combustion. Residual unburnt hot gases can then accumulate in the room and be evacuated by extraction ventilation. When the latter are placed in the presence of air supplied by another ventilation duct, they can ignite spontaneously and generate a deflagration capable of breaking the dynamic containment of hazardous materials, an unacceptable situation for the safety of nuclear installations. This ignition depends on the quantity of the unburned gases, the temperature in the extraction sheath and the minimum concentration of oxygen. The objective of this study is to quantify and analyze this risk through the aerodynamic study of the flame and the level of dynamic confinement in order to choose the ventilation posing the least possible risk. This study, both numerical and experimental, makes possible to improve the understanding of the influence of the equivalence ratio linked to the level of confinement of the enclosure on the production of unburned like CO, H2 and fuel. Then, it makes possible to highlight the influence of the latter on the risk of ignition of unburnt gases in the ventilation network

Durant les régimes de fonctionnement transitoires à froid des technologies d’Injection Directe Essence, des films liquides peuvent se former sur les parois du cylindre moteur. L’interaction entre le gradient de fraction de vapeur, résultant de l’évaporation de ces films avec le front de flamme, est responsable de la majorité des émissions d’hydrocarbures imbrulés (HC). Dans ces travaux, une configuration expérimentale simplifiée a été développée de façon à générer un gradient de fraction de vapeur par évaporation, dans un contexte d’écoulement réactif confiné, mais préservé des complexités inhérentes aux configurations industrielles. L’étude porte sur les influences de la vitesse de l’écoulement et de la température de l’interface de changement de phase sur les intensités des transferts de masse et de chaleur ainsi que sur l’établissement de la stratification de vapeur. Dans un premier temps, les flux de vapeur et de chaleur provenant d’une paroi poreuse saturée en liquide volatil ont été mesurés et évalués. Dans un second temps, le gradient de fraction de vapeur à proximité de la paroi poreuse a été caractérisé par un diagnostic de Fluorescence Induite par Laser (FIL). L’approche globale a confirmé que le flux de chaleur consommé par le changement de phase représente une part importante du flux de chaleur total échangé. De plus, les résultats de mesures de FIL ont montré l’existence de différents types de distributions et comportements provenant du lien étroit entre la forte densité du mélange gazeux et la formation de la couche de vapeur
During cold start and warm up engine regimes for Gasoline Direct Injection (GDI) technology, fuel liquid films may accumulate on the cylinder walls. The interaction between the mass fraction gradient, witch is resulting from its evaporation, and the front flame, manages to produce the majority of Unburnt HydroCarbon (UHC) emissions. In order to reproduce the conditions found in internal combustion without the industrial setup complexity, an academic experimental configuration has been developed to generate a mass fraction gradient by evaporation. This study focuses on the influence of the air stream velocity and the influence of the phase change interface temperature. First, mass and heat fluxes from the phase change surface have been measured and calculated near a porous wall saturated with volatile liquid. Then, the mass fraction gradient near the porous wall has been characterised by a Laser Induced Fluorescence (LIF) diagnostic. The global approach has confirmed that latent heat flux represents a major part of the total heat transfer flux exchange. Moreover, LIF results have shown different global behaviours that link the high density of the gas mixture to the vapour layer formation

La filière "bois combustion" s'est largement développée ces dernières années. Le but de cette thèse, financée par l'AFME, est de favoriser la diffusion de matériels performants et peu polluants. Cette étude a permis : - d'évaluer l'impact de la combustion du bois sur l'environnement et de caractériser le pouvoir énergétique des émissions de composés imbrûlés, - de mettre au point une chaîne ·de prélèvements dans les fumées pour séparer poussières, goudrons et condensats aqueux, - d'affiner les calculs de rendements appliqués sur essais en régime pseudo-sitionnaire des chaudières à bûches (essais CETIAT), - de tester le comportement de nouveaux combustibles ligna-cellulosiques (plaquettes, granulés, bois torréfié. . . ) et de faire ressortir les gains énergétiques liés à l'expérimentation d'une régulation de type "modulant" (essais au Centre de Recherche Elf-Solaize), - d'adapter les modèles cinétiques de pyrolyse et de combustion au fonctionnement d'un brûleur alimenté en bois divisé.

Une méthode optique in situ et non intrusive fondée sur la mesure simultanée de l'extinction et de la diffusion de la lumière par un nuage de particules a été mise au point. Elle a été utilisée pour caractériser le diamètre et la densité particulaire des suies émises par les véhicules Diesel et les turboréacteurs. Nous avons en particulier pu suivre dans un premier temps l'évolution des particules lors des accélérations successives d'un moteur Diesel. Il apparaît que le diamètre croît au cours de l'accélération alors que le nombre de particules tend à décroître. On retiendra comme ordre de grandeur typiques 50 nm et 510. 9 cm cubes à l'intérieur du tunnel. Ces résultats en régime instationnaire, que les méthodes classiques de filtration ne peuvent atteindre, sont à notre connaissance uniques. La première partie du travail a été réalisée au centre technique Citroën, le montage optique était directement fixé au tunnel de dilution recueillant les fumées émises par le pot d'échappement. La deuxième partie du travail décrit une cellule dédiée à la mesure des très faibles quantités d'imbrûlés, ici appliquée aux émissions des turboréacteurs. Compacte, elle utilise deux miroirs de renvoi pour générer un trajet optique total de 150 cm. Dans ces conditions des fractions volumiques inférieures a 10 puissance -8 ont été mesurées et leur évolution suivie en fonction de régime moteur. La discussion met en lumière l'influence des hypothèses faites lors du traitement des données, en particulier celles portant sur l'hypothèse de polydispersion et sur la valeur de l'indice complexe de réfraction des suies. Il est montré que l'usage des différentes valeurs de la littérature peut conduire par exemple à des variations de fraction volumique supérieures à 30%. Il est donc suggéré que l'accent soit mis sur la réduction de ces incertitudes. Sous ces conditions les méthodes optiques dont nous avons montré la faisabilité, y compris sur site industriel, seront un atout précieux dans les études touchant aux émissions d'aérosols et à leur suivi

L'étude est réalisée à l'aide d'un appareil permettant de génerer un chapelet de gouttelettes monodispersées de fuel (par un capillaire soumis à une vibration périodique) et de mesurer les diamètres des gouttelettes avant et après pyrolyse et atmosphère d'azote. Les résultats d'analyse des résidus de carbonisation recueillis à la sortie du four ont été recoupés par des essais à l'échelle semi industrielle, sur huit fuels différents