Author: Philippe Le Helley
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ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 282

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Une étude expérimentale, théorique et numérique des instabilités de combustion et de leur contrôle est réalisée dans un brûleur laminaire prémélangé, compromis entre un foyer d'intérêt industriel et une géométrie modélisable sur le plan fondamental. L'utilisation d'un modèle d'acoustique linéaire, couplé à une fonction de transfert acoustique de la flamme déterminée expérimentalement, permet de retrouver et d'expliquer la carte de stabilité du brûleur. Le mécanisme d'interaction flamme-acoustique est étudié au moyen d'un code de simulation numérique directe. Cet outil permet d'identifier les mécanismes de couplage entre l'onde acoustique et le taux de dégagement de chaleur instationnaire. La fonction de transfert acoustique calculée est en bon accord avec la fonction de transfert mesurée. Un modèle cinématique d'interaction flamme-acoustique est déduit: il représente correctement les mouvements du front de flamme, pour un moindre coût de calcul. L'action d'une boucle de contrôle actif, de type ligne à retard, est bien prédite par le modèle d'acoustique linéaire. Les performances d'un contrôleur auto-adaptatif sont analysées

Author: Mohamed Gad-el-Hak
Publisher: Springer Science & Business Media
ISBN: 3540696725
Category : Science
Languages : en
Pages : 533

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No be certain it can is not based mathematics. knowledge if upon da Vinci, (Leonardo 1452 1519) the humankind. Thinking is one greatest of Joys of Galilei, (Galileo 1564 1642) Now I think is to be the root all hydrodynamics and is at of physical science, second the to none in its mathematics. present beauty of Thomson (William (Lord Kelvin), 1824 1907) The book contains the lecture notes of of the nine instructors at present eight the short Flow Control: Fundamentals and which held course was Practices, in the week 24 28 June and Carg6se, Corsica, France, during 1996, repeated at the of Notre 9 13 1996. University Dame, Indiana, September Following the week in the course a on same was held. Corsica, 5 day workshop topic Selected from the scheduled to 1998 workshop are papers appear early special volume of the International Journal Heat Thermo of Experimental Transfer, and Fluid All Mechanics. three events were Jean Paul dynamics, organized by Bonnet of Universit6 de Andrew Pollard of Univer Poitiers, France, Queen's at and Mohamed Gad el Hak of the of sity Kingston, Canada, University Notre U.S.A.

Author: Philippe Versaevel
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Languages : fr
Pages : 244

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Ce travail s’inscrit dans le cadre de recherches visant à améliorer les modèles de combustion turbulente diphasique. L’étude a consisté à analyser finement d’un point de vue théorique et expérimental la structure de deux types de flammes monodimensionnelles diphasiques laminaires : la flamme de prémélange non-étirée et la flamme de diffusion à contre-courant. Pour ces deux types de flammes, nous nous sommes attachés dans un premier à vérifier la validité de notre modélisation sur les flammes monophasiques. Grâce à une méthode originale de remaillage dynamique, des calculs en chimie complexe ont pu être réalisés sur les deux flammes diphasiques étudiées. En ce qui concerne les flammes de prémélange diphasiques, les courbes donnant la vitesse de flamme en fonction de la richesse pour différents diamètres de gouttes ont pu être obtenues numériquement, ainsi que l’extinction des flammes de prémélange riches. Les résultats obtenus sont en bon accord avec les mesures disponibles. En ce qui concerne les flammes de diffusion monophasiques, de nombreuses mesures d’extinction ont été réalisées pour différentes pressions et richesses pour valider notre code. Enfin, les limites d’extinction des flammes de diffusion diphasiques ont été obtenues numériquement en chimie complexe. Les calculs ne sont pas en bon accord avec les mesures. L’origine de ce désaccord semble provenir de la modélisation de la trainée des gouttes. Cette hypothèse est renforcée par des mesures de Vélocimétrie Laser Doppler de phase.

Author: Can Huynh Huu
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Languages : fr
Pages : 266

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Les instabilités de combustion apparaissent dans de nombreux systèmes de combustion industriels. Une étude expérimentale de ce phénomène a été réalisée. Les résultats obtenus avec un système d'imagerie a moyenne de phase, couple a des moyens d'investigation classiques mettent en évidence les interactions entre l'acoustique du système, la distribution du taux de dégagement de chaleur et la dynamique des jets de réactifs. Dans une deuxième partie, un système de contrôle actif adaptatif a été développé. Ce système est base sur une régulation en boucle fermée. Une détermination automatique des paramètres du contrôleur est possible. De plus, celui-ci est en mesure de suivre les évolutions du point de fonctionnement de la chambre de combustion. La dernière partie présente une modélisation théorique et numérique du phénomène d'instabilité de combustion et de son contrôle. Le modèle permet de simuler numériquement les divers algorithmes de contrôle avant leur implémentation expérimentale. Il est également utilise pour prévoir l'influence des divers paramètres du contrôle sur les performances du système de régulation

Author: Émir Pousse
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Languages : fr
Pages : 249

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Le moteur HCCI pourrait être une alternative intéressante aux procédés de combustion conventionnels. Néanmoins, le contrôle de la combustion reste difficile dans ce moteur car, contrairement au moteur essence et Diesel, celui-ci est directement contrôlé par la chimie d'oxydation du combustible. Une connaissance très précise des modèles cinétiques détaillés de l'oxydation du carburant est donc indispensable pour pouvoir contrôler ce mode de combustion. L'objectif de cette thèse était de développer et valider expérimentalement des modèles cinétiques d'oxydation à haute température de 3 molécules modèles du gazole en utilisant un brûleur à flamme plate laminaire comme dispositif expérimental. Cette étude présente de nouveaux résultats expérimentaux obtenus sur une flamme laminaire pauvre pré mélangée de méthane ensemencée respectivement avec du n butylbenzène, du n propylcyclohexane et de l'indane. Un modèle cinétique d'oxydation a été développé et validé à haute température pour le n butylbenzène et un autre a été validé en flamme pour le n propylcyclohexane. Dans l'ensemble, ces modèles ont permis de simuler correctement les profils de la plupart des produits mesurés en flamme. Par ailleurs, un modèle cinétique qualitatif d'oxydation pour l'indane a été proposé

Author: Roland Borghi
Publisher: Editions TECHNIP
ISBN: 9782710807582
Category : Combustion
Languages : fr
Pages : 520

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Théorie de la combustion : flammes de prémélange, de diffusion, propagation et stabilisation des flammes, flammes laminaires, flammes turbulentes, brouillard de gouttelettes, écoulements réactifs, et autres phénomènes thermochimiques impliqués dans les chambres de combustion pour la propulsion ou la production d'énergie.

Author: Patricia Dirrenberger
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Languages : fr
Pages : 0

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La vitesse de flamme adiabatique est un paramètre clé dans l'étude de la combustion d'hydrocarbures. Elle joue en effet un rôle essentiel dans le domaine de la combustion, dans la mesure où elle est utilisée pour valider des modèles numériques, pour construire des brûleurs, ou encore pour prédire d'éventuels retours de flamme ou souffles de la flamme. Le but de cette thèse a été d'étudier les vitesses de flammes laminaires d'un grand nombre d'hydrocarbures présents dans les gaz naturels, les essences et les gazoles. Ce travail comprend une partie expérimentale et une partie de modélisation. La partie expérimentale a permis d'enrichir les bases de données de la littérature pour différentes compositions de mélanges air/hydrocarbures. Les travaux ont été effectués sur un nouveau montage mis au point au LRGP (Laboratoire Réactions et Génie des Procédés) pour la mesure de vitesses de flammes laminaires par la méthode du flux de chaleur à l'aide d'un brûleur adiabatique à flamme plate. Cette méthode est basée sur l'équilibre des pertes thermiques nécessaires pour stabiliser la flamme par le flux de chaleur convectif allant de la surface du brûleur vers le front de flamme. Le brûleur est constitué d'une plaque perforée montée sur une chambre de mélange des gaz et la mesure de la distribution radiale de la température est réalisée grâce à une série de thermocouples. Ce montage a d'abord été utilisé à pression atmosphérique et plusieurs températures pour la mesure de vitesses de flammes de composés gazeux (alcanes, alcènes, méthane enrichi en hydrogène ou oxygène, gaz naturels, mélanges méthane-éthane et méthane-propane) et de composés liquides (alcanes, éthanol, essences commerciale et modèle additionnées ou non d'éthanol, alkylcyclohexanes, alkylbenzènes). Le montage a ensuite été placé dans une enceinte pour pouvoir travailler avec des pressions pouvant théoriquement aller jusqu'à 10 atm. Les vitesses de flammes de deux composés ont été étudiées à température ambiante et à haute pression : un composé gazeux, le méthane, jusqu'à une pression de 6 atm et un composé liquide, le n-pentane, jusqu'à une pression de 4 atm. Une étude de modélisation a complété ce travail par l'utilisation de modèles cinétiques détaillés pour la combustion des composés étudiés. Ces modèles ont été testés par la simulation des résultats expérimentaux précédemment obtenus, dans des conditions de richesse, température et pression variées.

Author: Nicolas Noiray
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Languages : fr
Pages : 174

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Cette thèse de doctorat s’organise autour de la problématique des instabilités de combustion, qui résultent d’un couplage résonant entre des flammes et l’acoustique d’un brûleur. Ce phénomène d’instabilité peut apparaître dans de nombreuses configurations industrielles. Il peut avoir des conséquences particulièrement sérieuses pour les installations (vibration des structures, extinction de flammes, intensification des flux de chaleur vers les parois, rayonnement sonore puissant) et dans des cas extrêmes conduire à l’endommagement d’éléments du système. Ce type de couplage a été largement étudié. Les travaux les plus récents concernent plus spécialement la dynamique de la combustion dans les foyers avancés de turbines à gaz. Les mécanismes élémentaires entrant en jeu sont maintenant bien connus. Il reste cependant beaucoup de questions fondamentales concernant les mécanismes de couplage, la saturation des oscillations conduisant aux cycles limites observés en pratique, les phénomènes de déclenchement non linéaire des instabilités, la commutation de modes apparaissant notamment au cour de transitoires... L’effort scientifique important, dans lequel s’inscrit cette thèse, est mené afin de mieux comprendre les phénomènes conduisant à des régimes de combustion instables, de développer des méthodes permettant la prévision des niveaux d’oscillation au cycle limite, et de trouver des solutions efficaces permettant d’empêcher leur apparition. L’étude est à la fois menée sur le plan expérimental et théorique et numérique. Les deux résultats majeurs de cette thèse sont : (1) L’analyse de stabilité non-linéaire, (2) la mise au point d'une nouvelle stratégie de contrôle passif.

Author: Yannick Dhué
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Languages : fr
Pages : 0

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Les moteurs à pistons utilisent en général l'air ambiant comme comburant. Cet air est composé principalement d'azote et d'oxygène mais aussi de vapeur d'eau. La présence de cette vapeur modifie le processus de combustion de façon plus ou moins significative. S'agissant des moteurs, l'addition d'eau modifie les performances et diminue les émissions d'oxydes d'azote. Cependant très peu de travaux traitent de ces effets. Ce travail a donc pour objectif d'étudier expérimentalement et numériquement l'influence de l'humidité de l'air sur la combustion et plus particulièrement sur le fonctionnement des moteurs à pistons. L'approche numérique, menée de front avec l'approche expérimentale, modélise une flamme laminaire de prémélange. L'outil numérique qui a été utilisé est le logiciel de calcul de cinétique chimique COSILAB® pour du méthane et de l'isooctane. L'approche expérimentale utilise deux bancs d'essais. Le premier banc est un brûleur bec Bunsen à fente qui a été entièrement conçu et validé au cours de cette étude afin de mesurer des vitesses de flamme laminaire. Une attention particulière a été portée à la métrologie et à l'estimation quantitative des incertitudes de mesures. Ces mesures obtenues à pression atmosphérique sur ce brûleur, pour une humidité spécifique pouvant atteindre 80 g.kg-1, ont permis de valider les résultats obtenus numériquement. Les calculs ont ensuite été portés à des conditions de pression et température représentatives d'un fonctionnement moteur. Un banc d'essai moteur recherche a été utilisé pour confirmer les tendances observées dans le cas des flammes laminaires. Les résultats obtenus montrent une forte diminution de la vitesse de flamme ainsi que des émissions d'oxydes d'azote lorsque l'humidité augmente. Par exemple pour une humidité spécifique de 110 g.kg-1, la vitesse de flamme chute de 55% et les émissions de NOX chutent de 70%. Les essais au banc moteur ont montré une augmentation de l'avance à l'allumage optimale et des émissions d'hydrocarbures imbrûlés lorsque l'humidité augmente. Ils confirment également la forte diminution des émissions d'oxydes d'azote ; par exemple pour une augmentation de l'humidité de 30 g.kg-1, les NOX baissent de 35%.

Author: MOHAMED.. SENNOUN
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Languages : fr
Pages : 267

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Le modèle de la flamme cohérente, développé au laboratoire EM2C, considère la combustion turbulente comme l'assemblage de flammelettes laminaires étirées convectées et déformées par la turbulence. L'étude des flammelettes laminaires permet: 1) de valider les mécanismes chimiques; 2) de dégager les réactions prépondérantes de la combustion; 3) de connaitre la structure fine du front de flamme soumis à un étirement; 4) de connaitre, pour une pression et une température des gaz frais données, les limites d'extinction (étirement maximal) de la flammelette pour une richesse donnée, et les limites d'inflammabilité (richesse mini et maxi) pour un étirement donné. Ce travail se subdivise en deux parties l'une expérimentale et l'autre numérique. Le chapitre 1 est consacré à l'étude expérimentale de flammes laminaires étirées de prémélange propane-air. On y trouvera une description de l'installation expérimentale (bruleurs, montage mécanique, alimentation en gaz et système de débitmétrie à cols soniques), ainsi que les techniques de mesure de vitesse par vélocimétrie laser, de température par thermocouple, de distance de flammes par déviation de faisceau laser et la visualisation de l'écoulement par tomographie laser (photographie et vidéo). Le chapitre 2 est consacré à la modélisation et au traitement numérique des flammes laminaires étirées. On y trouvera une description de l'écriture des équations de bilan des mélanges réactifs gazeux, des expressions des propriétés de transport et des variables thermodynamiques, les notions de réactions chimiques et de mécanisme cinétique, les équations de bilan des flammes laminaires étirées (formulation a étirement constant et formulation a vitesse imposée), les conditions aux limites et la méthode de résolution numérique des équations de bilan (couplage de la méthode de newton et d'un maillage adaptatif). Le chapitre 3 est consacré à l'étude numérique de flammes laminaires étirées de prémélange propane-air: calcul en chimie complexe (123 réactions et 33 espèces chimiques). On y trouvera l'influence de la température des gaz frais, de l'étirement, de la richesse et de la vitesse d'injection des gaz frais sur la structure des flammes. Enfin une comparaison théorie/expérience est présentée montrant les avantages et les inconvénients de la modélisation ainsi que les limites de l'expérience. Le chapitre 4 est une copie de l'article présenté au SPIE’S International Symposia On Laser Engineering. Laser application in combustion and combustion diagnostics. (19-20 january 1993 SPIE Proceeding vol. 1862 Los Angeles, California, USA) “Laser Doppler velocimetry measurements in a laminar counter flow premixed double flame: comparison with numerical calculations”.