Caractérisation du mélange et de la combustion dans une configuration de jet hydrogene/air subsonique à haute vitesse PDF Download
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Author: Marie Théron
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Category :
Languages : fr
Pages : 348
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Book Description
Ce travail a été entrepris dans le cadre de l’optimisation de la combustion hydrogène/air dans les chambres de combustion de propulseurs aérobies. On s’attache initialement à caractériser expérimentalement le mélange et la combustion dans un jet d’hydrogène issu d’une fente dans un co-courant d’air (configuration nominale). Le comportement du jet inerte s’approche de celui du jet fortement advecté. En conditions réactives, il est plutôt caractéristique de la transition entre jet faiblement et fortement advecté, du fait de la présence d’un fort gradient de pression favorable induit par le dégagement de chaleur. Le jet réactif est également caractérisé par la présence d’un mouvement cohérent de pulsation longitudinale de fréquence 700Hz. Plusieurs facteurs traduisent un mélange moins effectif par rapport au cas inerte. La topologie de la zone de réaction est étudiée, et l’évaluation du taux de combustion justifie l’étude de dispositifs passifs augmentateurs de mélange pour l’optimisation de la combustion, sous forme de pattes inclinées placées aux bords de fuite de l’injecteur, génératrices de vorticité longitudinale. Une étude numérique met en exergue les phénomènes mis en jeu ainsi que l’influence de l’inclinaison des pattes sur le mélange résultant en conditions inertes. Une étude expérimentale du cas réactif met en évidence une efficacité certaine des pattes. Enfin, les perspectives de ce travail concernent essentiellement l’amélioration des dispositifs « hypermélangeurs », et notamment leur modification pour la résolution des problèmes d’accrochage de flamme rencontrés.
Author: Marie Théron
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ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 348
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Book Description
Ce travail a été entrepris dans le cadre de l’optimisation de la combustion hydrogène/air dans les chambres de combustion de propulseurs aérobies. On s’attache initialement à caractériser expérimentalement le mélange et la combustion dans un jet d’hydrogène issu d’une fente dans un co-courant d’air (configuration nominale). Le comportement du jet inerte s’approche de celui du jet fortement advecté. En conditions réactives, il est plutôt caractéristique de la transition entre jet faiblement et fortement advecté, du fait de la présence d’un fort gradient de pression favorable induit par le dégagement de chaleur. Le jet réactif est également caractérisé par la présence d’un mouvement cohérent de pulsation longitudinale de fréquence 700Hz. Plusieurs facteurs traduisent un mélange moins effectif par rapport au cas inerte. La topologie de la zone de réaction est étudiée, et l’évaluation du taux de combustion justifie l’étude de dispositifs passifs augmentateurs de mélange pour l’optimisation de la combustion, sous forme de pattes inclinées placées aux bords de fuite de l’injecteur, génératrices de vorticité longitudinale. Une étude numérique met en exergue les phénomènes mis en jeu ainsi que l’influence de l’inclinaison des pattes sur le mélange résultant en conditions inertes. Une étude expérimentale du cas réactif met en évidence une efficacité certaine des pattes. Enfin, les perspectives de ce travail concernent essentiellement l’amélioration des dispositifs « hypermélangeurs », et notamment leur modification pour la résolution des problèmes d’accrochage de flamme rencontrés.
Author: John Grondin
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Category :
Languages : fr
Pages : 227
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Ce travail a été entrepris dans le cadre de l'optimisation de la combustion des flammes jets dans les chambres de combustion de propulseurs aérobie. L'étude porte sur la caractérisation expérimentale de l'influence du rapport de vitesse r=Uair/Ucombustible, du rapport de masse volumique s=þair/þcombustible, ainsi que de la nature du combustible (H2 et mélange CH4/H2) sur le mélange et la combustion. Il apparaît que le rapport s n'influe pas sur le mélange, alors qu'une diminution du rapport r entraîne une augmentation du mélange. La nature du combustible (composition du mélange) n'a pas non plus d'influence sur le mélange. On observe ainsi un mélange principalement piloté par le mélange aérodynamique (diffusion moléculaire négligeable devant la diffusion turbulente). L'étude de la combustion a montré que les rapports r et s n'ont pas d'influence sur le taux de combustible brûlé. Contrairement à la composition chimique du mélange, où l'on observe une diminution du taux de combustible brûlé avec l'introduction du méthane dans le mélange. Du fait d'une cinétique chimique plus lente du CH4, on voit apparaître des extinctions locales de la flamme. Elles sont d'autant plus importantes que la proportion de CH4 augmente. L'étude du dégagement de chaleur dans le cas de la flamme H2/air révèle que la diminution du rapport r entraîne une augmentation de ce dernier. Enfin nous avons pu mettre en évidence une longueur de combustion conditionnée par la présence du confinement (via l'accélération des écoulements extérieurs).
Author: Michel René-Corail
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Category :
Languages : fr
Pages : 166
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CE MEMOIRE PRESENTE UNE ETUDE NUMERIQUE DE LA COMBUSITON DANS DEUX CONFIGURATIONS DE BASE, LA COUCHE DE MELANGE ET LES JETS CONCENTRIQUES, LORSQUE LA COMBUSTION RESULTE DU MELANGE DE DEUX ECOULEMENTS SUPERSONIQUES CONTENANT L'UN L'OXYDANT, L'AUTRE LE COMBUSTIBLE. LE PREMIER CHAPITRE EST CONSACRE A LA FORMULATION MATHEMATIQUE DU PROBLEME ET AUX SIMPLIFICATIONS QU'IL EST LEGITIME D'Y INTRODUIRE (PARABOLISATION DU SYSTEME D'EQUATIONS) ET QUE NOUS UTILISERONS DANS CE TRAVAIL. NOUS Y PRESENTONS AUSSI LE CODE DE CALCUL QUE NOUS AVONS DEVELOPPE POUR CONDUIRE CETTE ETUDE. DANS LE SECOND CHAPITRE, NOUS PRESENTONS UNE ETUDE SYSTEMATIQUE DE L'INFLUENCE DES PARAMETRES PHYSICO-CHIMIQUES ET AERODYNAMIQUE DE L'ECOULEMENT, SUR LES CONDITIONS D'ALLUMAGE ET LA STRUCTURE DE LA COMBUSTION DANS LES COUCHES DE MELANGE ET LES JETS UTILISANT POUR CETTE ETUDE UNE MODELISATION DU PROCESSUS CHIMIQUE PAR UNE REACTION GLOBALE. LE TROISIEME CHAPITRE EST CONSACRE A L'ETUDE DES CONFIGURATIONS DE COUCHES DE MELANGE ET DE JETS LORSQUE LE COMBUSTIBLE EST DE L'HYDROGENE ET L'OXYDANT DE L'AIR. CETTE ETUDE PREND EN COMPTE UNE CINETIQUE CHIMIQUE REALISTE MULTIREACTIONNELLE (38 REACTIONS ELEMENTAIRES) ET MULTI-ESPECES (9 ESPECES). NOUS MONTRONS QUE POUR CES REACTIFS, LA ZONE DE COMBUSTION PRESENTE UNE STRUCTURE TRES PARTICULIERE, STRUCTURE QUE NOUS EXPLIQUONS A PARTIR DES SPECIFICITES DE LA CINETIQUE CHIMIQUE DES REACTIONS DE L'HYDROGENE DANS L'AIR ET DES PROPRIETES DE TRANSPORT DE CES DEUX REACTIFS. L'ETUDE DE L'INFLUENCE DU DIFFERENTIEL DE VITESSE ENTRE LES ECOULEMENTS D'HYDROGENE ET D'AIR MET EN EVIDENCE UN COMPORTEMENT NON MONOTONE DE LA LONGUEUR D'INDUCTION DU A L'INFLUENCE DE LA DISSIPATION VISQUEUSE. DANS LE QUATRIEME CHAPITRE, NOUS PRECISONS L'INFLUENCE EXERCEE SUR LES RESULTATS PAR LA PARABOLISATION DU SYSTEME D'EQUATIONS
Author: Isadore L. Drell
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Category : Aeronautics
Languages : en
Pages : 92
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This literature survey digest of hydrogen-air combustion fundamentals presents data on flame temperature, burning velocity, quenching distance, flammability limits, ignition energy, flame stability, detonation, spontaneous ignition, and explosion limits. The data are assessed, recommended values are given, and relations among various combustion properties are discussed. New material presented includes: theoretical treatment of variation in spontaneous ignition lag with temperature, pressure, and composition, based on reaction kinetics of hydrogen-air composition range for 0.01 to 100 atmospheres and initial temperatures of 0 degrees to 1400 degrees k.
Author: Valéry Morgenthaler
Publisher:
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Category :
Languages : fr
Pages : 163
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LE TRAVAIL QUE NOUS PRESENTONS DANS CE MEMOIRE EST CONSACRE A L'ETUDE NUMERIQUE DU DEVELOPPEMENT DE LA COMBUSTION DANS LA ZONE DE MELANGE RESULTANT DE L'INTERACTION DE DEUX JETS CONCENTRIQUES SUPERSONIQUES ET TURBULENTS DANS LE CAS OU LE JET CENTRAL EST CONSTITUE PAR DE L'HYDROGENE ET LE JET EXTERNE PAR DE L'AIR. NOUS NOUS SOMMES INTERESSES PLUS PARTICULIEREMENT A L'INTERACTION EXISTANT ENTRE LA TURBULENCE, LA COMBUSTION ET LES EFFETS DE COMPRESSIBILITE PROPRES AUX ECOULEMENTS SUPERSONIQUES ET AUX OUTILS ACTUELLEMENT DISPONIBLES POUR MODELISER CES DIFFERENTS PHENOMENES. DEUX CAS ONT ETE CONSIDERES : I) LORSQUE L'ECHELLE DE TEMPS CARACTERISTIQUE DU MELANGE TURBULENT EST GRANDE DEVANT L'ECHELLE DE TEMPS CARACTERISTIQUE DU PROCESSUS CHIMIQUE, NOUS AVONS RETENU, POUR MODELISER LA COMBUSTION, UN MODELE DE FLAMMELETTES. DEUX CAS ONT ETE ENVISAGES : UN MODELE DE FLAMMELETTES CLASSIQUE DIRECTEMENT ISSU DES MODELES MIS AU POINT POUR LES ECOULEMENTS SUBSONIQUES (PETERS (1984, 1986) ET KUZNETSOV ET SABEL'NIKOV (1990) ET UN MODELE DE FLAMMELETTES COMPRESSIBLE PRENANT EN COMPTE LA CONVERSION ENERGIE CINETIQUE-ENERGIE THERMIQUE. II) LORSQUE L'ECHELLE DE TEMPS CARACTERISTIQUE DU MELANGE TURBULENT EST FAIBLE (OU COMPARABLE) DEVANT L'ECHELLE DE TEMPS CARACTERISTIQUE DU PROCESSUS CHIMIQUE, DEUX MODELES ONT ETE TESTES AFIN DE PRENDRE EN COMPTE LA LONGUEUR DE LA ZONE D'INDUCTION : LE MODELE PROPOSE PAR MASTORAKOS ET AL. (1997) ET LE PEUL PROPOSE PAR BORGHI ET POURBAIX (1983). DEUX TYPES DE DEPENDANCES FONCTIONNELLES ONT ETE CONSIDERES POUR LA PDF DE LA FRACTION DE MELANGE : UNE DETERMINATION CLASSIQUE DU TYPE FONCTION BETA ET UNE DETERMINATION, MOINS CLASSIQUE, PROPOSEE PAR KUZNTESOV ET SABEL'NIKOV (1990) ET DESTINEE A PRENDRE EN COMPTE LE ROLE DE L'INTERMITTENCE SUR LES TRANSPORTS TURBULENTS. DES CONCLUSIONS SONT DEVELOPPEES SUR LES CONDITIONS D'APPLICATION DES DIFFERENTS MODELES ET SUR LEURS CAPACITES A PREDIRE LE DEVELOPPEMENT DE LA COMBUSTION DANS LES CONFIGURATIONS ETUDIEES.
Author: Boris E. Gelfand
Publisher: Springer Science & Business Media
ISBN: 3642253520
Category : Science
Languages : en
Pages : 338
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The potential of hydrogen as an important future energy source has generated fresh interest in the study of hydrogenous gas mixtures. Indeed, both its high caloricity and reactivity are unique properties, the latter underscoring safety considerations when handling such mixtures. The present monograph is devoted to the various aspects of hydrogen combustion and explosion processes. In addition to theoretical and phenomenological considerations, this work also collates the results of many experiments from less well known sources. The text reviews the literature in this respect, thereby providing valuable information about the thermo-gas-dynamical parameters of combustion processes for selected experimental settings in a range of scientific and industrial applications.
Author: Udo Gerke
Publisher: Cuvillier Verlag
ISBN: 3867274991
Category : Hydrogen as fuel
Languages : en
Pages : 39
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Author: Marc Bellenoue
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 126
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LE STATOREACTEUR A COMBUSTION EN FLUX SUPERSONIQUE EST L'UN DES PROPULSEUR AEROBIE ENVISAGES POUR LES VEHICULES HYPERSONIQUES (M > 5). LORS DE LA TRANSITION DU REGIME D'ECOULEMENT SUBSONIQUE AU REGIME SUPERSONIQUE DANS LA CHAMBRE DE COMBUSTION, LES CONDITIONS A L'ENTREE DE CELLE-CI N'AUTORISENT PAS L'INFLAMMATION SPONTANEE DU CARBURANT (HYDROGENE). LE BUT DES TRAVAUX PRESENTES DANS CE MEMOIRE EST, D'UNE PART, LA MISE AU POINT D'UN PROCEDE D'INITIATION DE LA COMBUSTION LORS DE CETTE TRANSITION, D'AUTRE PART, L'ETUDE DU DEVELOPPEMENT DE LA COMBUSTION D'UN PREMELANGE D'HYDROGENE ET D'AIR. UNE SOUFFLERIE SUPERSONIQUE A HAUTE TEMPERATURE GENERATRICE A ETE REALISEE A CETTE FIN. UN MODELE NUMERIQUE MONODIMENSIONNEL A ETE ELABORE AFIN DE DEDUIRE, DES REPARTITIONS DE PRESSIONS PARIETALES, LE RENDEMENT DE COMBUSTION. L'INSTALLATION D'UNE PLAQUE CATALYTIQUE DE PLATINE PUR EN PAROI A PERMIS D'ETUDIER L'INITIATION ET LE DEVELOPPEMENT DE LA COMBUSTION POUR DES RICHESSES DE 0,13 A 0,21. UN TEL CATALYSEUR A ETE CHOISI AFIN DE PALLIER AU PHENOMENE DE FRITTAGE QUI SE PRODUIT A HAUTE TEMPERATURE. L'ETUDE DE DEUX LONGUEURS DE PLAQUES CATALYTIQUES A MONTRE LE ROLE ESSENTIEL DE CE PARAMETRE SUR LE PROCESSUS D'ALLUMAGE. EN OUTRE, L'IMPORTANCE DES PERTES DE CHALEURS AUX PAROIS A EGALEMENT ETE MISE EN EVIDENCE. CE TRAVAIL A ETE COMPLETE PAR LA DEFINITION D'UN DISPOSITIF PASSIF AERODYNAMIQUE D'AMELIORATION DES TAUX DE MELANGE DES COUCHES CISAILLEES SUPERSONIQUES ; SON PRINCIPE CONSISTE A GENERER DES TOURBILLONS DONT L'AXE EST PARALLELE A LA DIRECTION PRINCIPALE DES ECOULEMENTS. L'INFLUENCE DE L'INCIDENCE DES GENERATEURS DE TOURBILLONS A ETE EXAMINEE. LE DISPOSITIF A ENSUITE ETE ADAPTE AU CAS REACTIF AFIN D'ACCROITRE LE RENDEMENT DE LA COMBUSTION. IL S'EST AVERE TRES EFFICACE PUISQUE, POUR DES RICHESSES SUPERIEURES A 0,19, L'EMBALLEMENT DE LA COMBUSTION A ETE OBSERVE
Author: Simon Ellgas
Publisher: Cuvillier Verlag
ISBN: 3867275297
Category :
Languages : en
Pages : 29
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Author: John Buckmaster
Publisher: Springer Science & Business Media
ISBN: 9401110506
Category : Technology & Engineering
Languages : en
Pages : 639
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This volume contains the proceedings of the Workshop on Com bustion, sponsored by the Institute for Computer Applications in Science and Engineering (ICASE) and the NASA Langley Research Center (LaRC). It was held on October 12-14, 1992, and was the sec ond workshop in the series on the subject. The first was held in 1989, and its proceedings were published by Springer-Verlag under the title "Major Research Topics in Combustion," edited by M. Y. Hussaini, A. Kumar, and R. G. Voigt. The focus of the second workshop was directed towards the development, analysis, and application of basic models in high speed propulsion of particular interest to NASA. The exploration of a dual approach combining asymptotic and numerical methods for the analysis of the models was particularly encouraged. The objectives of this workshop were i) the genesis of models that would capture or reflect the basic pllysical phenomena in SCRAMJETs and/or oblique detonation-wave engines (ODWE), and ii) the stimulation of a greater interaction between NASA exper imental research community and the academic community. The lead paper by D. Bushnell on the status and issues of high speed propulsion relevant to both the SCRAMJET and the ODWE parallels his keynote address which set the stage of the workshop. Following the lead paper were five technical sessions with titles and chairs: Experiments (C. Rogers), Reacting Free Shear Layers (C. E. Grosch), Detonations (A. K. Kapila), Ignition and Struc ture (J. Buckmaster), and Unsteady Behaviour ('1'. L. Jackson).
