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Dissertationen zum Thema „Mélange pauvre en hydrogène“
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Villenave, Nicolas. „Étude expérimentale des propriétés fondamentales de la combustion de l'hydrogène pour des applications de propulsion“. Electronic Thesis or Diss., Orléans, 2025. http://www.theses.fr/2025ORLE1001.
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En vue d'atteindre la neutralité carbone d'ici 2050, l’Union européenne envisage l'hydrogène comme un vecteur énergétique prometteur afin de réduire la consommation des ressources fossiles. Alors que les piles à combustible et les véhicules électriques occupent déjà une place importante dans la décarbonation du secteur des transports, l'hydrogène est également considéré comme une alternative aux carburants conventionnels pour les véhicules lourds. Toutefois, de nombreux obstacles liés aux propriétés physico-chimiques ainsi qu’à la combustion pauvre en hydrogène sont encore à l’étude : apparition de phénomènes de combustion anormale, production d'oxydes d'azote, instabilités dues aux effets thermodiffusifs. Cette thèse contribue à la compréhension du processus d’auto-inflammation des mélanges pauvres hydrogène/air ainsi qu’au phénomène de propagation des flammes prémélangées laminaires et turbulentes. Dans une première partie, des mesures de délais d’auto-inflammation hydrogène/air et hydrogène/air/oxydes d’azote sont réalisées à l’aide d’une machine à compression rapide afin de revisiter et valider un mécanisme cinétique dans des conditions similaires à celles rencontrées dans un moteur à allumage commandé. Dans une deuxième partie, des flammes laminaires prémélangées en expansion sont étudiées au sein d’une chambre de combustion sphérique à volume constant, en faisant varier la température initiale ainsi que la dilution à la vapeur d’eau et en considérant les instabilités intrinsèques liées aux propriétés physico-chimiques de l’hydrogène : instabilités thermodiffusives, hydrodynamiques et liées à la pesanteur. Dans une dernière partie,des flammes turbulentes prémélangées en expansion sont caractérisées par génération d’une turbulence homogène et isotrope au sein d’une chambre sphérique. Une étude paramétrique est réalisée par rapport à un cas de référence en faisant varier l’intensité turbulente, la pression initiale et la richesse. Finalement, une corrélation turbulente est proposée afin de décrire la propagation de ces flammes et en vue d’être utilisée dans des modèles numériquesIn order to reach carbon neutrality by 2050, the European Union is considering hydrogen as a promising energy carrier to reduce reliance on fossil fuels. While fuel cells and electric vehicles already play an important role in decarbonizing the transport sector, hydrogen is also seen as an alternative to conventional fuels for heavy-duty vehicles. Yet, a number of challenges linked to the physico-chemical properties of lean hydrogen combustion are still under investigation: abnormal combustion phenomena, production of nitrogen oxides,instabilities due to thermodiffusive effects, to state a few. This thesis contributes to the understanding of the auto-ignition process in lean hydrogen/air mixtures, as well as the propagation of laminar and turbulent premixed flames. First, measurements of hydrogen/air and hydrogen/air/nitrogen oxides ignition delay times are carried out using a rapid compression machine, to update and validate a kinetic mechanism under spark ignition engine-like conditions. Second, outwardly propagating spherical premixed laminar flames were studiedin a constant-volume combustion chamber, varying the initial temperature and steam dilution, and considering the intrinsic instabilities linked to the physico-chemical properties of hydrogen namely thermodiffusive,hydrodynamic and gravity-related instabilities. Then, expanding premixed turbulent flames are characterized by the generation of a homogeneous and isotropic turbulence zone within a spherical chamber. A parametric study is conducted by varying turbulent intensity, initial pressure and equivalence ratio. Finally, a turbulent correlation is proposed to describe the turbulent propagation of such flames, for use in numerical models
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Hok, Jean-Jacques. „Stratégie de modélisation pour la simulation aux grandes échelles d'explosions de mélanges hydrogène-air pauvres“. Electronic Thesis or Diss., Université de Toulouse (2023-....), 2024. http://www.theses.fr/2024TLSEP065.
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La crise climatique à laquelle le monde est confronté aujourd'hui exige des actions immédiates pour réduire les émissions de carbone. En particulier, une transition énergétique rapide vers des sources plus propres est nécessaire. Parmi de nombreux candidats, l'hydrogène se distingue en tant que vecteur d'énergie décarboné. Cependant, son stockage et son transport en grandes quantités posent des problèmes de sécurité. Dans le cas d'une fuite accidentelle d'hydrogène, un mélange hautement inflammable peut se former. En cas d'allumage, différents scénarios et régimes de combustion sont possibles, en fonction de différents facteurs tels que la géométrie (dimensions, confinement, présence d'obstacles), la composition du mélange, la température, la pression ou le niveau de turbulence. Ces régimes vont de la déflagration lente à la transition vers la détonation dans le pire des cas. Pour prédire les dommages consécutifs à une explosion, la Mécanique des Fluides Numérique présente l'avantage d'être plus sûre que les expériences et de donner accès à des quantités difficiles ou impossibles à mesurer empiriquement. Cette thèse traite de la prédiction des explosions de mélanges d'hydrogène-air pauvres en utilisant l'approche de Simulation aux Grandes Échelles (SGE ou LES en anglais). Les mélanges pauvres d'H2-air sont caractérisés par leur nombre de Lewis subunitaire, qui traduit un déséquilibre entre les processus de diffusion moléculaire et thermique avec des conséquences majeures : (1) les flammes H2-air pauvres sont très sensibles à l'étirement ; (2) elles sont enclines à développer des cellules sur le front de flamme dues à l'instabilité thermo-diffusive. Les deux constituent des mécanismes d'accélération qui impactent la surpression générée lors de l'explosion. Dans ce travail, nous montrons que l'utilisation du modèle de Flamme Épaissie (TF en anglais) pour simuler les flammes à nombre de Lewis subunitaire : (1) induit une amplification de l'effet d'étirement sur la flamme ; (2) combinée à la faible résolution de maillage en LES, filtre les instabilités de front de flamme. Le couplage de ces mécanismes indésirables peut générer une propagation erronée de la flamme qui remet en question la capacité de prédiction de la LES pour les explosions de mélanges H2-air pauvres. Dans le cadre de cette thèse, une stratégie de modélisation est proposée afin de prédire de manière fiable et précise les explosions d'hydrogène-air pauvre. Un nouveau paradigme est envisagé pour corriger séparément l'amplification des effets d'étirement et modéliser les phénomènes de sous-maille dus à l'instabilité thermo-diffusive. Ces deux corrections sont d'abord développées sur des configurations canoniques, puis étendues et validées sur des configurations d'explosion plus réalistesThe climate crisis the world faces today calls for immediate actions to curb down carbon emissions. In particular, a rapid energy transition towards cleaner sources is necessary. Among many candidates, hydrogen stands out as a carbon-free energy vector. However, its storage and transport in big quantities raise safety concerns. Following a leakage, mixed with the surrounding air, this hydrogen can form a highly flammable mixture. In case of accidental ignition of this mixture, different combustion scenarios and regimes are possible, depending on factors such as geometry (dimensions, confinement, presence of obstacles), mixture composition, temperature, pressure or turbulence level. These regimes range from slow deflagration to the transition to detonation in the worst case. To predict the damage induced by an explosion, Computational Fluid Dynamics has the advantage of being safer than experiments and gives access to quantities hard or impossible to measure empirically. This thesis deals with the prediction of lean hydrogen-air explosions using Large-Eddy Simulation (LES). Lean H2-air mixtures are known for their distinctive sub-unity Lewis number, which characterises an unbalance between molecular and heat diffusion processes with major consequences: (1) lean H2-air flames are strongly sensitive to stretch; (2) they are prone to develop flame front cells due to the thermo-diffusive instability. Both constitute accelerating mechanisms which impact the overpressure generated during the explosion. In this work, we show that the Thickened Flame (TF) approach to simulate sub-unity Lewis number flames: (1) induces an amplification of stretch on the flame; (2) combined with the low grid resolution in LES, filters out flame front instabilities. The coupling of these undesired mechanisms can generate an erroneous flame propagation which questions the predictability of LES for lean H2-air explosions. In this thesis, a modelling strategy is proposed to reliably and accurately predict lean hydrogen-air explosions. A new paradigm is considered to separately correct the amplification of stretch effects and model subgrid phenomena due to the thermo-diffusive instability. These two corrections are first developed on canonical configurations and then extended and validated on more realistic explosion configurations
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Malheiro, Salvador. „Etude expérimentale de la combustion d'un mélange méthane-air hétérogène globalement pauvre“. Poitiers, 2002. http://www.theses.fr/2002POIT2253.
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Biet, Joffrey. „Etude expérimentale et numérique de la combustion en mélange pauvre des hydrocarbures légers“. Orléans, 2004. http://www.theses.fr/2004ORLE2059.
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Actuellement, la combustion en mélange pauvre apparaît comme une voie prometteuse pour réduire les émissions polluantes, spécialement les oxydes d’azote. Cependant, en mélange très pauvre, des instabilités peuvent conduire à l’extinction de la flamme et à l’émission d’intermédiaires oxygénés tels que les aldéhydes. L’objectif principal de ce travail était de déterminer la structure de flammes pauvres de prémélange d’hydrocarbures légers : méthane, éthylène, propène et propane. Une étude numérique a été menée afin de contrôler la capacité de mécanismes réactionnels détaillés à reproduire correctement les résultats expérimentaux. Les profils de fraction molaire simulés au moyen de quatre mécanismes, disponibles sur internet, présentent un accord satisfaisant avec l’expérience. A partir des analyses de chemins réactionnels et de sensibilité, il a été établi que la chimie en mélange pauvre demeure presque inchangée lorsque la richesse décroît jusqu’à la limite d’extinction.
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Taillefet, Thierry. „Combustion en milieu confiné d'un mélange pauvre initiée par un jet de gaz chauds“. Poitiers, 1999. http://www.theses.fr/1999POIT2299.
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Les travaux presentes dans ce memoire concernent l'etude, a la fois experimentale et numerique, de l'initiation et du developpement d'une combustion au sein d'un melange prealable pauvre, en milieu confine, au moyen d'un allumeur a jet de gaz chauds de type pjc (pulsed jet combustor). Dans la partie experimentale, nous etudions le developpement de la combustion initiee par pjc, tout d'abord lorsque le melange pauvre contenu dans la chambre est initialement au repos, puis lorsque ce melange est soumis a l'action conjuguee d'une compression et d'une turbulence de grille. Nous avons montre que la superiorite du pjc sur la bougie conventionnelle est d'autant plus prononcee qu'une injection de melange prealable riche a lieu dans la cavite (cavite adjacente a la chambre servant a generer le jet reactif turbulent). Par ailleurs, nous avons montre que les conditions hydrodynamiques et thermodynamiques regnant dans cette cavite au moment de l'etincelle conditionnent le developpement ulterieur de la combustion non seulement dans celle-ci, mais aussi dans la chambre principale. Dans la partie numerique, une modelisation du developpement de la flamme issue du pjc, au sein d'un milieu pauvre initialement au repos dans une enceinte adiabatique de memes dimensions que celle utilisee experimentalement, a ete realisee au moyen d'un code 2d instationnaire de type simple integrant un modele de turbulence $$ - $$ et un modele de combustion turbulence bray - moss - libby s'appliquant en regime des flammelettes. Un accord qualitatif, en terme de comportement de flamme, entre les champs de taux de production chimique moyen calcules numeriquement et les photographies strioscopiques a ete obtenu.
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Musi, Andrea. „Réduction des oxydes d'azote en mélange pauvre en utilisant des alcools comme agents réducteurs“. Paris 6, 2008. http://www.theses.fr/2008PA066199.
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Dans le contexte de réduction des gaz à effet de serre comme le CO2, la motorisation Diesel fait l’objet d’un regain d’intérêt de part sa consommation moindre en carburant. Toutefois, ce type de motorisation a des rejets de polluants comme les oxydes d’azote (NOx) qu’il faut maîtriser. Aujourd’hui, une des technologies envisagées pour pouvoir respecter les futures normes européennes (Euro 6) est la SCR avec injection d’ammoniac. Néanmoins, l’utilisation d’ammoniac comporte de gros inconvénients liés à la toxicité et à la corrosivité de ce produit. Le but de cette thèse est de trouver une alternative intéressante à la SCR-NH3 en proposant une espèce réductrice autre que l’ammoniac qui soit efficace pour la réduction des NOx en mélange pauvre. Dans ce but, nous nous sommes particulièrement intéressés aux alcools. Nous avons étudié l’efficacité de cette solution à l’échelle laboratoire en considérant l’impact de différents paramètres susceptibles d’influer sur l’activité catalytique du matériau développé (catalyseur à base d’argent supporté sur alumine). Nous avons caractérisé le matériau catalytique et les différents intermédiaires de réaction. Un mécanisme réactionnel a été avancé. Nous avons étudié la viabilité de la solution à un niveau plus industriel en simulant la conversion des NOx avec notre solution sur différents cycles d’homologation. Le matériau catalytique doit encore être amélioré pour diminuer la température d’amorçage.
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Gauducheau, Jean-Loup. „Amélioration du fonctionnement d'un moteur alimenté au gaz naturel en mélange pauvre par ajout d'hydrogène“. Aix-Marseille 1, 1997. http://www.theses.fr/1997AIX11078.
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Cette these traite de certains aspects limitant la combustion des melanges tres pauvres de gaz naturel et d'aire dans les moteurs. Il y est propose une amelioration du fonctionnement dans ces conditions par l'ajout d'une faible quantite d'hydrogene. Les trois premieres parties presentent une simulation numerique de combustion du gaz naturel dans l'aire a haute pression. Etabli autour d'un schema cinetique complexe, ce modele etudie l'influence locale de la turbulence sur le front a travers l'etirement que ce dernier subit. Globalement fragilisee par l'etirement existant dans la chambre de combustion lorsque le melange s'appauvrit, la flamme se voit renforcee par l'ajout d'hydrogene a richesse constante. La quatrieme partie presente une premiere validation par une campagne de visualisations effectuees par un dispositif d'ombroscopie couple a une camera rapide. Les resultats presentent la dependance de la vitesse turbulente de flamme aux differents parametres moteurs tels que le regime, la richesse ou la proportion d'hydrogene introduite. Enfin, le dernier chapitre montre, par une compagne d'essais sur un moteur prototype de poids lourd alimente au gaz naturel, que l'ajout d'une faible quantite d'hydrogene accompagnee d'une baisse de la richesse permet de reduire les emissions polluantes en preservant les performances.
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Michou, Yanick. „Etude expérimentale de flammes diphasiques turbulentes, partiellement prémélangées et prévaporisées d'un mélange pauvre heptane-air“. Orléans, 2000. http://www.theses.fr/2000ORLE2050.
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Cette étude porte sur une flamme turbulente diphasique de laboratoire, plus particulièrement sur le mode de combustion 3P ou LPP : prévaporisée, prémélangée, pauvre. Le dispositif mis au point permet d'étudier les effets de trois paramètres sur la structure de flammes diphasiques turbulentes partiellement prémélangées et prévaporisées d'un mélange pauvre heptane-air : la richesse globale du mélange, le temps de prévaporisation et la granulométrie initiale. L'anémométrie phase Doppler (PDA) a été utilisée pour la caractérisation expérimentale des champs dynamiques et granulométriques de l'écoulement diphasique réactif. Une attention particulière a été apportée à la validation des mesures par PDA. Une étude bibliographique et une série de tests nous ont permis de déterminer la configuration la mieux adaptée à nos conditions expérimentales et de s'assurer ainsi de la fiabilité des résultats. Dans un deuxième temps, la caractérisation des champs scalaires de température et du degré d'avancement de la réaction a été obtenue respectivement à l'aide d'un thermocouple et de la fluorescence induite par un laser (PLIF). Ensuite, nous avons proposé une méthode pour déterminer localement le taux moyen de vaporisation des gouttes à partir des mesures obtenues par PDA. La connaissance simultanée du taux de vaporisation, de la température et du degré d'avancement nous ont donc permis d'étudier le taux de vaporisation moyen local des gouttes d'heptane au sein d'un brouillard en combustion. Le degré d'avancement permettant notamment de comparer entre elles des flammes ayant des hauteurs différentes de par leur richesse. Nous avons pu comparer les taux, d'une part, à ceux obtenus pour une goutte isolée en atmosphère stagnante mais à température élevée, et d'autre part, à ceux obtenus pour une goutte isolée à température ambiante et soumise à une turbulence homogène isotrope. Enfin, nous avons déterminé le régime de combustion diphasique auquel appartient chaque flamme, ce qui nous a permis d'expliquer les résultats sur les taux de vaporisation.
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Malet, Fabrice. „Etude expérimentale et numérique de la propagation de flammes prémélangées turbulentes dans une atmosphère pauvre en hydrogène et humide“. Orléans, 2005. http://www.theses.fr/2005ORLE2050.
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L'objet de la thèse est l'amélioration de l'évaluation du risque hydrogène dans les réacteurs nucléaires, dans le cas où les mélanges pauvres donnent lieu à des déflagrations accélérées. Dans ce but les propriétés explosives des mélanges hydrogène/air/diluant ont été étudiées avec deux dispositifs : (1) une bombe sphérique afin de déterminer les propriétés des flammes laminaires (vitesse fondamentale à étirement nul, énergie globale d'activation, nombre de Zeldovich, longueur de Markstein. . . ). (2) Une ENceinte d'ACCElération de Flamme (ENACCEF) hautement instrumentée et encombrée d'obstacles afin de d'observer l'accélération de flammes. Le premier dispositif a permis la validation d'un modèle de cinétique chimique et la formulation de la vitesse normale de combustion paramétrée des conditions initiales (composition, température, pression). L'étude des accélérations de flammes (jusqu'à 600m/s) en présence d'obstacles a mis en évidence les influences sur les profils de vitesse de flamme, du taux de blocage, de la forme des obstacles, de la composition du mélange réactif ainsi que de la présence de gradients de concentration. Enfin, une étude de simulation numérique portant sur des flammes laminaires et accélérées a permis d'améliorer le code de calcul TONUS en introduisant un suivi fin de la position de flamme. Les expériences en bombe sphérique ont été reproduites grâce à la mise au point d'une corrélation entre le taux numérique de combustion et la richesse. La modélisation a conduit à une meilleure compréhension des phénomènes d'accélération de flamme. La prise en compte, dans le code, des pertes thermiques a amélioré la simulation des expériences d'accélération de flamme.
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Benissad, Farida. „Elaboration de fibres de carbone à partir du mélange méthane-hydrogène“. Grenoble INPG, 1986. http://www.theses.fr/1986INPG0121.
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On etudie l'elaboration de fibres de carbone par pyrolyse d'un melange h::(2)-ch::(4) a 950-1150**(o)c en presence de particules de fer deposees sur un support en carbone. Les observations se font par microscopies electroniques a balayage et transmission et par microscopie optique. On determine les conditions operatoires optimales (composition et debit du melange gazeux) et on etudie les mecanismes des etapes sucessives: germination, croissance catalytique et croissance pyrolytique
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De, Stefano Maria. „Explosion d'un mélange hétérogène hydrogène-air dans un milieu clos obstrué“. Thesis, Bourges, INSA Centre Val de Loire, 2018. http://www.theses.fr/2018ISAB0013/document.
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En raison de sa nature hautement inflammable, l’hydrogène constitue un risque technologique important et son utilisation nécessite un très haut niveau de sûreté. Le travail de thèse présenté dans ce mémoire a été réalisé en collaboration avec EDF et s’inscrit dans le cadre des études de sécurité liées à la libération d’hydrogène dans un des locaux de l’îlot nucléaire. Le dégagement d’une fuite peut, en effet, entraîner la formation d’une atmosphère inflammable, qui peut exploser et provoquer des graves dégâts.Cette étude vise ainsi à apporter une meilleure compréhension des phénomènes de dispersion et de déflagration à l’issue d’une fuite d’hydrogène. Les résultats expérimentaux obtenus à échelle de laboratoire sont comparés aux simulations numériques obtenues via le logiciel FLACS. Un plan détaillé a donc été élaboré, en divisant le mémoire en deux parties : dispersion et déflagration. Pour chaque partie, un point bibliographique est proposé, ainsi qu’une description des dispositifs expérimentaux utilisés. Une partie expérimentale et numérique est présentée pour chacun des deux phénomènes. Les travaux réalisés ici ont donc permis d’obtenir une analyse réelle et complète du phénomène de rejet d’hydrogène en milieu fermé et obstrué et d’explosion de mélange hétérogène hydrogène-air à petite et grande échelle. Les cas les plus pénalisants en termes de concentration maximale et gradient de concentration ont été identifiés à travers une étude paramétrique sur l’influence du débit et de la position du rejet sur la dispersion. Les conséquences lors de la déflagration de ces mélanges hydrogène-air ont ensuite été étudiées à travers l’analyse de l’onde de pression et de la propagation de la flammeThe highly combustible nature of hydrogen poses a great hazard and its use imposes an accurate analysis of risk characterization and consequences to protect the installation and to reduce the potential risk. This thesis has been done in collaboration with EDF and it is included in the context of the explosion risks of an air hydrogen mixture in a room of the nuclear facility where there is a risk of accidental release. Indeed, the hydrogen can disperse quickly and burn easily in the presence of an ignition source causing heavy damage. The goal of this study is to provide a better understanding of the phenomena of dispersion and deflagration after an accidental release of hydrogen. Experimental results obtained at small scale are compared with numerical simulations obtained using FLACS code. A detailed plan has been drawn up, dividing the thesis into two parts: dispersal and deflagration. For each part, a bibliographic point is proposed, as well as a description of the experimental devices used. An experimental and numerical part is presented for each of the two phenomena. The studies carried out here have thus enabled us to obtain a real and complete analysis of the phenomenon of closed and clogged hydrogen discharge and small-scale and large-scale heterogeneous hydrogen-air mixture explosion. The most penalizing cases in terms of maximum concentration and concentration gradient were identified through a parametric study on the influence of the flow rate and the position of the rejection on the dispersion. The consequences during the explosion of these hydrogen-air mixtures were then studied through the analysis of the pressure wave and the propagation of the flame
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Coillard, Véronique. „Capteurs de monoxyde d'azote pour moteurs automobiles à mélange pauvre, réalisés en technologie microélectronique couches épaisses“. Bordeaux 1, 1999. http://www.theses.fr/1999BOR10570.
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Apres avoir positionné le problème des oxydes d'azote par rapport aux émissions automobiles et à la stratégie actuelle des moteurs à mélange pauvre, un état de l'art recensé les capteurs potentiellement applicables à la détection de NO dans les conditions d'échappement. Le bilan de cet état de l'art, combiné au cahier des charges particulièrement drastique, notamment au niveau de la température de fonctionnement, nous ont conduits à focaliser nos travaux sur un capteur ampérométrique à base de zircone yttriée, réalisé en technologie de micro-électronique couches épaisses. L'idée de base, qui est de mesurer l'oxygène résultant de la dissociation de NO, a pu être validée avec des sondes lambda commerciales, utilisées en mode ampérométrique. Leur étude a également mis en évidence le rôle primordial du spinelle MgAl₂O₄ dans le processus de dissociation de NO. La réalisation au laboratoire de capteurs planaires en couches épaisses s'est déroulée en deux étapes. La première consistait à fabriquer des capteurs d'oxygène fiables et reproductibles. Il s'agissait de sélectionner une encre de platine bien adaptée à la mise en œuvre d'électrodes pour capteurs ampérométriques fonctionnant à 700°C, de définir une géométrie d'électrodes et d'évaluer l'influence des traitements thermiques. Dans la seconde étape, le dépôt sur la cathode d'une couche poreuse appropriée était susceptible de dissocier NO et de permettre ainsi sa détection par la mesure de l'oxygène résultant. Parmi les différents types de dépôts testes à cet effet, le spinelle MgAl₂O₄ s'est révélé le plus efficace. La comparaison avec les sondes lambda a par ailleurs montre toute l'importance de la densification de la couche de spinelle.
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Soubiran, François. „Physique des plasmas denses : le mélange hydrogène-hélium dans les intérieurs planétaires“. Phd thesis, Ecole normale supérieure de lyon - ENS LYON, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00760002.
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Les conditions thermodynamiques régnant au sein des planètes géantes telles que Jupiter, Saturne et bon nombre des exoplanètes découvertes quotidiennement, impliquent que les interactions entre particules - atomes, ions, électrons - sont prépondérantes dans les enveloppes planétaires, principalement composées d'hydrogène et d'hélium, et déterminent les propriétés mécaniques et thermiques de ces objets. La caractérisation de ces plasmas denses est donc cruciale pour comprendre la structure et l'évolution de ces planètes géantes. Les simulations ab initio, utilisant la théorie de la fonctionnelle de la densité, ont montré leurs performances pour la caractérisation des espèces pures dans leur phase plasma dense, en reproduisant correctement les résultats des expériences de chocs par laser haute-puissance. Néanmoins, des écarts importants perdurent entre modèles planétaires et observations. Ils sont attribués à la non-idéalité du mélange H-He et de possibles transitions de phase. Dans ce travail de thèse, ces méthodes numériques ab initio ont été appliquées au cas des mélanges H-He. L'étude thermodynamique a révélé des déviations sensibles par rapport aux prédictions obtenues pour des mélanges idéaux. Par ailleurs, les calculs des propriétés de transport (conductivité électrique, thermique, propriétés optiques...) ont montré une transition isolant-conducteur du mélange, notamment par l'ionisation de l'hydrogène. Celle-ci s'accompagne, dans un certain domaine de paramètres, d'une séparation de phase entre l'hydrogène conducteur et l'hélium neutre. Ces calculs ont également permis d'établir des diagnostics pour les expériences laser, afin de pouvoir corroborer cet ensemble de résultats et obtenir, à terme, une équation d'état fiable du mélange H-He, applicable aux planètes géantes.
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Faix-Gantier, Aurélie. „Phénoménologie et calculs numériques de la propagation d'une flamme prémélangée hydrogène-air pauvre dans un milieu turbulent“. Poitiers, 2001. http://www.theses.fr/2001POIT2327.
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Ce travail de doctorat a pour objet l'étude de la propagation d'une zone de combustion dans un milieu turbulent constitué d'un mélange pauvre hydrogène-air. Le but est de préciser les caractéristiques d'une telle propagation ainsi que les modèles de combustion et de turbulence nécessaires à l'étude numérique de celle-ci, compte-tenu des spécificités introduites par la nature des mélanges combustibles et les caractéristiques du confinement dans lequel s'effectue la propagation. Le champ d'application d'une telle étude est la prévention des accidents et la maîtrise du risque hydrogène dans les enceintes de réacteurs nucléairesThis thesis concerns the study of flame propagation in a turbulent flow of lean hydrogen-air mixtures. The aim is to precise the characteristics of propagation as well as combustion and turbulence models able to take into account the pecularities of these mixtures. This research work is related to the prevention of firehazards associated with accidental release of hydrogen within the reactor of a nuclear power plant. In a first part, the scales (the flame velocity and thickness) associated with the laminar flame propagation in hydrogen-air mixtures are studied. A specific attention is devoted to the intrinsic instability properties of such flames. Then, the turbulence scales potentially present within a reactor are estimated in order to allow for the determination of the regimes of combustion that might be present within the reactor and among which the flamelet regime appears to be conceivable. In a second part, starting with the analysis of the propagation properties of a mean reaction zone calculated with a flamelet model, we show that, with an adequate tuning of the parameter appearing in the mean reaction rate expression, it is possible to predict numerically the turbulent flame speeds available with the litterature
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Rinderknecht, Sylvie. „Étude de l'orientation dans un mélange de polymères à interactions par liaisons hydrogène“. Thesis, National Library of Canada = Bibliothèque nationale du Canada, 1997. http://www.collectionscanada.ca/obj/s4/f2/dsk3/ftp05/mq26034.pdf.
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Winisdoerffer, Christophe. „Thermodynamique des plasmas denses dans des conditons astrophysiques : hélium et mélange hydrogène-hélium“. Lyon, École normale supérieure (sciences), 2003. http://www.theses.fr/2003ENSL0246.
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La première partie de cette thèse est consacrée à l'étude du diagramme de phase du mélange hydrogène-hélium dans des conditions thermodynamiques correspondant à celles rencontrées dans les planètes géantes ou dans les expériences de chocs laser. La démixtion de ce mélange binaire est notamment invoquée pour expliquer l'excès dans le bilan radiatif de Saturne. Le calcul précis de ce diagramme de phase nécessite la prise en compte du caractère quantique des électrons et des effets de corrélation entre les différentes particules présentes dans le milieu. Nous utilisons la théorie de la fonctionnelle de densité pour traiter ab initio le gaz éléctronique. Les diverses grandeurs thermodynamiques sont alors calculées dans l'ensemble microcanonique à l'aide de simulations de dynamique moléculaire. Aucun potentiel d'interaction a priori n'est requis, toutes les grandeurs thermodynamiques étant ainsi issues des seuls principes fondamentaux de la physique. Nous avons validé cette méthode par le calcul de potentiels chimiques, première étape de la détermination du diagramme de phase complet. Dans la seconde partie de cette thèse, nous présentons le calcul de l'équation d'état de l'hélium dense à l'aide d'une approche chimique. Cette méthode repose sur la minimisation de l'énergie libre d'un mélange d'espèces chimiques. Elle présente l'avantage d'être semi-analytique et est donc numériquement beaucoup plus rapide que la précédente. La contre-partie est la nécessité de s'appuyer sur des potentiels d'interaction calibrés sur des données expérimentales. Nous avons développé cette méthode pour le mélange {He, He+, He puissance 2+}, ce qui nous a permis d'obtenir une équation d'état valable aussi bien dans le domaine correspondant au régime de Saha qu'à celui du plasma totalement inonisé et décrivant de façon convenable le phénomène d'ionisation par pression.
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Ndiaye, Mamadou Mamour. „Effet de la composition du gaz naturel sur la combustion en mélange pauvre dans un moteur à allumage commandé“. Toulouse, INPT, 2004. http://www.theses.fr/2004INPT016H.
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Le gaz naturel utilisé comme combustible pour les moteurs à combustion interne est une solution alternative intéressante aux carburants classiques. Le travail présenté dans cette étude traite des effets de variabilité de la composition du gaz sur la combustion dans un moteur à allumage commandé. Les composés minoritaires naturellement présents dans le gaz sont généralement des alcanes ou de l'azote ; l'effet de l'hydrogène pris comme additif est aussi étudié. La méthodologie expérimentale définie est de comparer la combustion des différents gaz sur des conditions opératoires identiques du moteur avec un niveau de turbulence équivalent. Les résultats de combustion obtenus ne transcrivent alors que l'effet direct de la composition du gaz. Dans un premier temps les résultats globaux de combustion comme la pollution et les performances sont présentés. Ensuite le déroulement de la combustion est analysé au moyen d'un modèle thermodynamique puis interprété avec un modèle phénoménologique.
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Rouffet, Marie-Emilie. „Nouvelle méthode de diagnostic optique des plasmas thermiques : application au mélange argon-hydrogène-hélium“. Toulouse 3, 2008. http://thesesups.ups-tlse.fr/338/.
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Les plasmas thermiques sont des systèmes complexes utilisés dans de nombreuses applications industrielles. Leurs propriétés intrinsèques et les transferts d'énergie qui s'y déroulent sont de plus en plus étudiés pour la complexité des phénomènes physiques mis en jeu. La température est une des grandeurs particulièrement pertinente à étudier, car elle est d'une part un élément de contrôle du bon déroulement des processus, et d'autre part un paramètre clé dans la connaissance des propriétés des plasmas. Les travaux réalisés ont consisté à développer une nouvelle technique de mesure simple et fiable de la température d'un plasma, qui puisse s'appliquer rapidement sur des réacteurs à plasmas industriels. Nous avons restreint notre étude au mélange Ar-H2-He. Dans un premier temps, le rayonnement théorique du plasma a été calculé. Pour cela, nous avons considéré d'une part le fond continu, et d'autre part les raies. Pour des températures comprises entre 5 kK et 30 kK, les calculs radiatifs de 30 nm à 4500 nm ont permis d'établir une base de données théoriques servant de point de départ pour la réalisation pratique de l'étude. En parallèle, un dispositif expérimental a été développé, avec la mise en place d'un arc stabilisé par paroi. Les émissivités du plasma ont été recueillies par spectroscopie d'émission pour des arcs établis dans l'argon pur et dans les mélanges Ar-H2. Une comparaison des valeurs expérimentales et théoriques a permis de déterminer la température du plasma. L'évaluation de cette température par des techniques classiques de spectroscopie d'émission a complété la validation de notre nouvelle méthode de diagnosticThermal plasma temperature is a key parameter in the study of intrinsic properties as well as in the control and optimization of industrial processes. To determine the temperature, emission spectroscopy is often used because the intensity of the plasma radiation changes strongly according to its temperature. A new diagnostic method to evaluate thermal plasma temperature is investigated. Both simple and reliable, this technique can fast be applied on industrial reactors. This method in principle consists of using the relative and absolute dependencies on temperature of the emitted plasma radiation in various spectral regions. The technique needs a preliminary study to calculate these relations. So the theoretical plasma radiation was calculated. We have considered the continuum, by paying a particular attention in atomic and molecular contributions, and the lines, by taking into account the absorption. Radiative calculations are allowed to establish a base of theoretical data, from 30 nm to 4500 nm and 5 kK to 30 kK, for Ar-H2-He plasma mixtures at atmospheric pressure. An experimental study was carried out to validate the methods. The set-up is composed of a wall-stabilized arc and a multichannel spectrometer. Values of temperature o btained by the new method are compared with literature and the classical measurements based on absolute line intensity method. We limit to work in pure argon and Ar-H2 mixture. Experimental results are presented and discussed
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Bruet, Xavier. „Mécanismes de relaxation collisionnelle dans l'hydrogène et l'azote en mélange gazeux : application à la thermométrie optique dans les moteurs cryogéniques et les moteurs a combustion interne“. Besançon, 2000. http://www.theses.fr/2000BESA2049.
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Ce travail s'inscrit dans le cadre des recherches sur le diagnostic de la température par spectroscopie DRASC dans un milieu en combustion. Pour cela, un maximum d'informations concernant le spectre de la molécule sonde (H2 ou N2) est nécessaire. Des calculs ab initio quantique et semi-classique de paramètres de raies en régime collisionnel sont comparés jusqu'à 500 K pour le système H2-H2. Le modèle semi-classique conduit à une surestimation des largeurs quantiques d'environ 20 %. Ces résultats procurent un bon accord qualitatif avec les mesures mais l'insuffisante précision du potentiel d'interaction utilisé ne permet pas un bon accord quantitatif. Le modèle de profil dit RTBT, qui rend compte des effets inhomogènes pour une molécule légère en présence d'un perturbateur lourd, est étendu aux mélanges ternaires et testé sur des systèmes simples, permettant alors de connaître la part d'inhomogénéité des collisions H2-He. Le modèle se montre capable de modéliser correctement les spectres d'un mélange ternaire dès lors que les paramètres collisionnels binaires sont connus sans ambigui͏̈té. . .
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Bertin, Thierry. „Elimination par voie catalytique des oxydes d'azote émis lors du fonctionnement des moteurs "Diesel" et des moteurs "essence mélange pauvre"“. Poitiers, 1998. http://www.theses.fr/1998POIT2260.
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Ce travail est consacre a l'etude de l'elimination par voie catalytique des oxydes d'azote emis lors du fonctionnement des moteurs diesel et essence melange pauvre. Differents catalyseurs ont ete etudies. Il s'agit d'oxydes simples (al#2o#3, sno#2, fe#2o#3) seuls ou en melange, d'oxydes mixtes (perovskites) et de metaux supportes (pt / support). Seuls certains oxydes (nd#2cuo#4, sno#2-al#2o#3) ont une activite significative en reduction (presence de propene dans le melange reactionnel) et en decomposition (absence de reducteur) des no#x. Pour ces catalyseurs, le domaine d'activite se situe entre 300 et 500c avec un maximum de conversion a 350-400c. L'augmentation d'activite due a l'ajout de platine se traduit d'une part par un deplacement des courbes de conversion vers les basses temperatures et d'autre part par la formation d'une espece nouvelle n#2o. L'etude a donc consiste a modifier les methodes de preparation des catalyseurs et les conditions operatoires de la reaction afin de minimiser la formation de protoxyde d'azote. Dans ce but, une methode de depot du platine en interaction avec le fer a ete mise au point. Elle a permis d'obtenir des catalyseurs plus actifs et plus selectifs en n#2. Pour l'autre volet, la modulation de l'alimentation en reducteur dans le reacteur modifie la repartition des produits de la reaction, en particulier par une augmentation de la selectivite en n#2 sans variation de l'activite moyenne globale. Ceci a permis de mettre en evidence, a la surface des catalyseurs a base de fer (pas sur pt / al#2o#3), la formation et l'accumulation d'un intermediaire carbone et azote dont la reaction avec les oxydes d'azote conduit a la formation de n#2.
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Inkari, Pascal Guy Serge. „Elimination par réduction catalytique des oxydes d'azote émis lors du fonctionnement des moteurs "diesel" et des moteurs "essence mélange pauvre"“. Poitiers, 1995. http://www.theses.fr/1995POIT2353.
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La reduction des oxydes d'azote par le propene a ete etudiee en milieu reducteur (no+c#3h#6) et en milieu oxydant et humide (no+c#3h#6+o#2+h#2o). Les catalyseurs utilises sont, des oxydes simples a valence fixe (al#2o#3), des oxydes a valence variable (mno#2, sno#2), des oxydes mixtes (manganates et cuprates) de structure perovskite et des metaux supportes par des oxydes. En milieu reducteur, a des temperatures inferieures a 500c, la reduction de no par le propene n'est complete que sur les metaux supportes (rh>pd>ru>pt). En presence de platine, l'activite en conversion de no depend de la taille des particules et du nombre d'atomes accessibles. Cette activite est amelioree par ajout au support d'oxydes tels que bao, la#2o#3, ceo#2, zro#2. En milieu oxydant, une espece supplementaire apparait, le dioxyde d'azote, produite par oxydation de no par l'oxygene. Le reducteur (propene) reagit tres rapidement avec cet oxyde, en particulier sur les catalyseurs metalliques. Les manganates de lanthane faiblement substitues sur le site a par du strontium sont les plus actifs, tandis que la modification sur le site b n'entraine pas d'exaltation d'activite. Sur les materiaux ln#2cuo#4, les cuprates de lanthane sont plus actifs que les cuprates de neodyme. La dilution de ces perovskites par un solide a proprietes acido-basiques ameliore les performances catalytiques. Les metaux supportes par les oxydes a valence variable, sont en general les catalyseurs les plus actifs en conversion de no#x. En particulier un catalyseur bimetallique pt/10%sno#2-al#2o#3 dope a ete prepare et permet de reduire no#x sur un domaine de temperature beaucoup plus etendu que dans le cas des autres catalyseurs. Sa bonne stabilite est egalement notable. Cette activite est expliquee par des equilibres redox induits par la fonction metallique et le support.
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Peillex, Jean-Paul. „Méthanisation à haute productivité du mélange hydrogène-dioxyde de carbone par des cultures pures thermophiles“. Montpellier 2, 1986. http://www.theses.fr/1986MON20160.
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L'etude en reacteur de deux bacteries methanogenes et thermophiles (methanococcus thermolithotrophicus et methanobacterium thermoautotrophicum) utilisant le melange hydrogene-dioxyde de carbone comme unique source de carbone et d'energie montre que le transfert d'hydrogene est la seule etape limitante de la croissance. Le rendement eleve de la transformation permet d'envisager d'utiliser ces bacteries pour produire industriellement du methane
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Bellenoue, Marc. „Etude expérimentale de la combustion initiée par effet catalytique d'un mélange hydrogène-air en écoulement supersonique“. Poitiers, 1997. http://www.theses.fr/1997POIT2251.
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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
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Caron-Charles, Marylise. „Purification de l'hydrogène sous forme libre ou combinée dans un mélange gazeux par réactions chimiques avec l'uranium“. Toulouse, INPT, 1987. http://www.theses.fr/1987INPT008G.
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Lapisardi, Grégory. „Oxydation du méthane dans les effluents de moteurs à gaz fonctionnant en mélange pauvre sur des catalyseurs à base de métaux précieux“. Lyon 1, 2007. http://www.theses.fr/2007LYO10030.
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Le présent travail concerne l’étude de catalyseurs à base de Pt et de Pd pour l’oxydation totale du méthane en vue de son élimination des effluents de moteurs à gaz fonctionnant en mélange pauvre (GNV, cogénération). Des catalyseurs monométalliques de Pd et de Pt et bimétalliques PdxPt1-x ont été déposés sur Al2O3 et SnO2 et étudiés. L’influence d’un vieillissement sous atmosphère humide permettant de simuler un fonctionnement de longue durée a été examinée. Les catalyseurs bimétalliques déposés sur Al2O3 et riches en Pd se révèlent plus performants que le catalyseur référence Pd/Al2O3 : meilleure résistance au vieillissement, meilleure activité en atmosphère humide. Ces propriétés sont reliées à une interaction de Pt avec Pd, interaction révélée par différentes techniques physico-chimiques. L’utilisation de SnO2 comme support ne permet pas d’améliorer les performances catalytiques des catalyseurs mono ou bimétalliques. Tous les catalyseurs étudiés se désactivent en présence de poisons soufrés (H2S, SO2) par empoisonnement des sites actifs. La stabilité des espèces poisons dépend du métal, du support utilisé et de la température de réactionThe present work concerns the study of catalysts based on Pt and Pd for the total oxidation of methane with the aim of its removal from lean-burn gas motors exhausts (NGV, cogeneration). Monometallic Pd and Pt catalysts and bimetallic PdxPt1-x catalysts were deposited on Al2O3 and SnO2 and studied. The influence of a mild steam ageing under wet atmosphere simulating along-term use was examined. Pd-rich bimetallic catalysts on Al2O3 exhibit better catalytic properties than the reference Pd/Al2O3 catalyst: better resistance upon ageing, better activity in wet atmosphere. These properties are related with an interaction of Pt with Pd, interaction revealed by various physico-chemical techniques. The use of SnO2 as support does not allow to improve the catalytic performances of mono or bimetallic catalysts. All the studied catalysts deactivate in the presence of sulphur-containing compounds (H2S, SO2) due to poisoning of active sites. The stability of the poison species depends on the metal, the support used and the reaction temperature
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Galliez, Kévin. „Etude et compréhension du piégeage irréversible de l'hydrogène à l'aide d'un mélange MnO2/Ag2O“. Nantes, 2012. http://www.theses.fr/2012NANT2048.
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La sûreté du risque hydrogène généré par radiolyse de matériaux organiques lors d’une phase de transport de déchets est une problématique majeure dans le domaine du nucléaire. L’utilisation de piégeurs irréversibles de H2 est envisagée afin de limiter le risque encouru. Le but de ce travail est d’étudier l’un de ces piégeurs, le mélange MnO2/Ag2O, afin de mieux comprendre le phénomène de piégeage. Dans un premier temps, différents paramètres influant sur la cinétique e piégeage ont été étudiés. Il a ainsi été déterminé que, parmi les différentes variétés allotropiques d’oxydes de manganèse, la nsutite possède la meilleure cinétique de piégeage de H2. La surface spécifique du piégeur améliore également la cinétique. La teneur massique en Ag2O dans le piégeur (promoteur du piégeage) a été déterminée à 13 %. La chimisorption de H2, requise pour l’application visée, a été mise en évidence grâce à des techniques de caractérisation telles que la magnétométrie, la spectroscopie infrarouge et de perte d’énergie des électrons. L’irréversibilité du piégeage et la régénération du piégeur après protonation ont été mis en évidence respectivement sous N2 et sous air à 150 °C. Le mécanisme d’insertion du proton dans MnO2 a été déterminé par analyse de fonction de distribution de paires, grâce à l’élaboration d’un modèle permettant de simuler le matériau réel, très complexe. La transformation d’Ag2O en Ag2CO3, lors de la préparation du piégeur sous eau, a également pu être mise en évidence grâce à cette technique d’analyse innovanteThe hydrogen risk generated by radiolysis of organic compounds during a nuclear waste transport is a major issue. The use of irreversible getters is considered to limit this risk. The aim of this work is to study one of these getters, MnO2/Ag2O, in order to better understand the trapping phenomenon and to ensure its reliability. Initially several parameters affecting the trapping kinetics were studied. It has been shown that among all MnO2 allotropic phases, the nsutite has the best trapping kinetics. Moreover, specific surface area and defect amount in MnO2 can enhance trapping performances. Ag2O weight percentage (acting as promotor) has been determined at 13 % to have the best trapping kinetics. Chemisorption of H2, which is required for its application, has been shown by using several characterization techniques such as magnetometry, infrared spectroscopy and electronic energy loss spectroscopy. The trapping irreversibility and the regeneration of the getter have been demonstrated respectively under nitrogen or air at 150 °C. Finally, proton insertion mechanism in MnO2 has been elucidated by pairs distribution function analysis through the development of a model to simulate the complex structure of MnO2. It has been shown that Ag2O is turned into Ag2CO3 during the preparation of the getter under water, which has never been demonstrated
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Malbois, Pierre. „Analyse expérimentale par diagnostics lasers du mélange kérosène/air et de la combustion swirlée pauvre prémélangée, haute-pression issue d’un injecteur Low-NOx“. Thesis, Normandie, 2017. http://www.theses.fr/2017NORMIR25/document.
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Les motoristes aéronautiques misent sur le développement de systèmes d’injection de carburant innovants pour réduire la consommation de carburant et les émissions de polluants. L’objectif de la thèse est de contribuer à l’étude expérimentale d’un injecteur « Lean Premixed » par le développement de diagnostics lasers couplant des approches basées sur la diffusion de Mie et l’émission fluorescente de traceurs. Les mesures ont été réalisées sur le banc de combustion haute pression HERON. Une approche novatrice avec l’imagerie de fluorescence du kérosène a permis d’obtenir une quantification du mélange kérosène/air. La structure de flamme a été mesurée simultanément par PLIF-OH et des mesures PIV de vitesse ont complété cette analyse. Un développement préliminaire de la PLIF-CO a également été mené. Les nombreuses mesures permettent de fournir une analyse détaillée des interactions flamme/spray/aérodynamique lors d’une combustion swirlée stabilisée kérosène/air à haute pressionAeronautical engine manufacturers are banking on the development of innovative fuel injection systems to reduce fuel consumption and pollutant emissions. The aim of the thesis is to contribute to the experimental investigation of a "Lean Premixed" injector by developing laser diagnostics coupling approaches based on Mie scattering and fluorescent emission of tracers. Measurements are performed at high pressure on the HERON combustion test bench. An innovative approach with fluorescence imaging of kerosene has resulted in the quantification of the kerosene/air mixture. The flame structure was analyzed simultaneously by OH-PLIF and velocity PIV measurements were performed to complete this analysis. A preliminary development of CO-PLIF was also conducted. The numerous measurements provided a detailed analysis of the mechanisms of flame/spray/aerodynamic interactions during a swirl-stabilized kerosene/air combustion at high pressure
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Paloc, Rissons Véronique. „Procédé de traitement d'un mélange air-hydrogène sulfuré par lavage basique oxydant avec génération électrolytique interne du chlore“. Montpellier 2, 1993. http://www.theses.fr/1993MON20149.
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La presente etude concerne le traitement, par lavage basique oxydant, de l'hydrogene sulfure present en station d'epuration. L'oxydant, le chlore, est injecte sous forme d'eau de javel, ou genere electrochimiquement par electrolyse d'une saumure. Dans ce travail, nous proposons la mise en uvre d'une electrochloration interne a la tour de lavage. La premiere partie de l'etude est consacree a des rappels bibliographiques sur le traitement des odeurs et la chimie du soufre et du chlore, cependant que la deuxieme traite, de maniere theorique et experimentale, l'absorption de l'hydrogene sulfure en solution basique tamponnee. La determination des facteurs d'acceleration de transfert permet de demontrer la complexite des phenomenes lorsque le gaz carbonique et l'oxygene, toujours presents dans l'air a desodoriser, s'absorbent simultanement. Dans la troisieme partie, l'etude voltamperometrique sur dsa revele l'effet nefaste des ions hydrogenocarbonates, et surtout carbonates, sur l'oxydation des chlorures, et fait apparaitre la possibilite d'oxyder directement l'hydrogene sulfure en soufre et polysulfures. La determination du rendement faradique montre que la generation industrielle du chlorure par electrolyse est possible, avec un bon rendement a ph 9; a ph 11, en revanche, une telle generation n'est pas envisageable sur dsa, et moins encore sur graphite. Enfin, la comparaison des trois techniques de couplage absorption-oxydation (eau de javel, electrochloration externe ou interne a la tour) montre que seulement en sous-stchiometrie, l'electrochloration et singulierement l'electrochloration interne est plus efficace que l'injection d'eau de javel. A ph 9, cette nouvelle technique permettrait de resorber les pointes de concentration en polluant. Par ailleurs, le chlore gazeux libere dans ce procede, pourrait couvrir les besoins en chlore d'une derniere tour a ph 11, generalement utilisee dans le procede global de desodorisation
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Urfels, Laetitia. „Oxydation du méthane à basse température sur des catalyseurs à base de métaux précieux : application à l'échappement des véhicules GNV fonctionnant en mélange pauvre“. Lyon 1, 2003. http://www.theses.fr/2003LYO10088.
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Cette étude concerne l'oxydation totale du méthane à basse température sur des catalyseurs à base de Pd et/ou de Pt. L'application visée est l'épuration des échappements des moteurs fonctionnant au gaz naturel et en mélange pauvre. La problématique est que l'eau et les composés soufrés présents dans les effluents, sont susceptibles de limiter l'activité des catalyseurs utilisés. Les catalyseurs Pd/Al2O3 et Pt/Al2O3 ont été retenus comme systèmes de référence dans la réaction considérée. En absence et en présence d'eau dans le mélange réactionnel, le catalyseur Pd/Al2O3 est le plus actif. Il est, en revanche, très sensible à H2S et ne se régénère que partiellement sous oxygène à des températures de 650ʿC. Le catalyseur Pt/Al2O3 est moins sensible au soufre et se régénère quasi totalement sous O2 à 500ʿC. Afin d'obtenir des catalyseurs plus actifs en oxydation du méthane et offrant une meilleure résistance à l'eau et au soufre que les solides de référence, des systèmes à base de Pt et Pd déposés sur des supports à propriétés redox (SnO2 et Ce0,67Zr0,33O2) ont été préparés. Ces supports ne permettent une amélioration des performances catalytiques en absence et en présence d'eau que dans le cas du platine. Les catalyseurs Pt/SnO2 et Pt/Ce0,67Zr0,33O2 perdent, cependant, la majeure partie de leur activité en présence de H2S. Enfin, une étude a débuté sur des catalyseurs bimétalliques PdxPt1-x/Al2O3. Ils sont, en l'absence d'eau et de poison soufré, plus actifs que le solide Pd/Al2O3 pour x 0,65.
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Kévin, Galliez. „Étude et compréhension du piégeage irréversible de l'hydrogène à l'aide d'un mélange MnO2/Ag2O“. Phd thesis, Université de Nantes, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00763925.
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La sûreté du risque hydrogène généré par radiolyse de matériaux organiques lors d'une phase de transport de déchets est une problématique majeure dans le domaine du nucléaire. L'utilisation de piégeurs irréversibles de H2 est envisagée afin de limiter le risque encouru. Le but de ce travail est d'étudier l'un de ces piégeurs, le mélange MnO2/Ag2O, afin de mieux comprendre le phénomène de piégeage. Dans un premier temps, différents paramètres influant sur la cinétique e piégeage ont été étudiés. Il a ainsi été déterminé que, parmi les différentes variétés allotropiques d'oxydes de manganèse, la nsutite possède la meilleure cinétique de piégeage de H2. La surface spécifique du piégeur améliore également la cinétique. La teneur massique en Ag2O dans le piégeur (promoteur du piégeage) a été déterminée à 13 %. La chimisorption de H2, requise pour l'application visée, a été mise en évidence grâce à des techniques de caractérisation telles que la magnétométrie, la spectroscopie infrarouge et de perte d'énergie des électrons. L'irréversibilité du piégeage et la régénération du piégeur après protonation ont été mis en évidence respectivement sous N2 et sous air à 150 °C. Le mécanisme d'insertion du proton dans MnO2 a été déterminé par analyse de fonction de distribution de paires, grâce à l'élaboration d'un modèle permettant de simuler le matériau réel, très complexe. La transformation d'Ag2O en Ag2CO3, lors de la préparation du piégeur sous eau, a également pu être mise en évidence grâce à cette technique d'analyse innovante.
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Mahzoul, Hakim. „Etude expérimentale et théorique du piégeage et de la réduction des oxydes d'azote des échappements des moteurs automobiles à mélange pauvre par les catalyseurs de type piège à NOx“. Mulhouse, 1999. http://www.theses.fr/1999MULH0563.
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Dans le cadre de la réduction des oxydes d'azote (NOx) des échappements des moteurs automobiles à mélange pauvre (milieu oxydant), de nombreux catalyseurs de formulations diverses ont été étudiés mais aucun d'eux n'a donné entière satisfaction pour être industrialisé (faible conversion des NOx, désactivation…etc). En 1993, TOYOTA a breveté un nouveau type de catalyseur appelé «Catalyseurs de type piège à NOx» qui adsorbe les NOx en milieu pauvre et les libère ultérieurement en milieu riche où ils sont réduits à plus de 90%. Le but de ce travail de thèse est de donner une meilleure compréhension des mécanismes d'adsorption et de réduction des NOx afin d'optimiser ce type de catalyseur. La capacité de stockage d'un catalyseur de type piège à NOx a été testée en fonction de la composition des catalyseurs, de la concentration en NOx, de la concentration en O2 et de la température. Par FTIR nous avons identifié les espèces formées lors de l'adsorption des NOx et ainsi un mécanisme a été proposé pour interpréter les résultats expérimentaux. Ce mécanisme a été validé par un modèle d'adsorption des NOx permettant d'estimer les paramètres cinétiques des principales réactions intervenant dans le processus d'adsorption des NOx. Pour comprendre par quel mécanisme les NOx sont réduits en milieu riche et pour déterminer quel est le meilleur réducteur entre CO, H2 et C3H6, l'étude de la réduction des NOx a été menée en faisant varier différents paramètres : la température, la nature et la concentration des réducteurs, la quantité de NOx adsorbée, la durée de la phase riche et l'effet de l'eau. Comme SO2 est connu pour être un poison pour les catalyseurs automobiles, l'adsorption de SO2 a été étudiée en absence et en présence des NOx. Les espèces formées lors de l'adsorption de SO2 ont été identifiées, la compétition NOx/SOx pour l'adsorption sur les catalyseurs a été évaluée et une étude de la régénération des catalyseurs de type piège à NOx empoisonnés au soufre a été engagée.
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Paillet, Florian. „Optimisation d’un procédé à deux étapes pour la production d’un mélange hydrogène/méthane (biohythane) à partir de la fraction fermentescible des ordures ménagères“. Thesis, Montpellier, SupAgro, 2017. http://www.theses.fr/2017NSAM0027/document.
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La valorisation de la fraction organique des déchets ménagers par un procédé biologique à deux étapes permet la production d’un mélange H2/CH4 comprenant 5 à 20% d’hydrogène appelé plus communément biohythaneLa première étape consiste en un réacteur de fermentation sombre (hydolyse/acidogénèse) où une partie de la matière organique est dégradée en H2 et en molécules simples (acides gras volatils, sucres simples, éthanol...). Les déchets prédigérés provenant du réacteur de fermentation peuvent ensuite être utilisés dans un réacteur de méthanisation afin de finaliser la dégradation de la matière organique pour produire du méthane. Cependant, seule une efficacité optimale de l’étape de fermentation sombre permet au procédé d’être économiquement viable comparé à un méthaniseur simple. Cette thèse a donc pour objectif d’améliorer la compréhension du système de fermentation sombre afin d’optimiser le rendement de conversion en hydrogène et en autres métabolites produits. Les expériences menées en réacteurs batch ont permis de mettre en évidence les limites ainsi que les conditions opératoires optimales influençant le rendement en hydrogène. Il a également été montré que la fermentation sombre possède une grande stabilité et robustesse lors de la recirculation de l’effluent pour des batchs successifs. Enfin, différentes échelles de réacteurs ont été réalisées pour se rapprocher des conditions réalisables à l’échelle industrielle. Cette thèse apporte de nouvelles informations et une compréhension poussée du procédé de fermentation sombre pour à terme, envisager la création d’un procédé industriel à deux étapes pour la production de biohythane à partir de déchets ménagersTwo-step process producing biologically a mixture of H2/CH4 (5-20 % of H2) so called biohythane can be used for organic fraction of municipal solid waste valorization (OFMSW). The first step consists of a dark fermentation reactor (hydolysis/acidogenesis) which allows a partial degradation of organic matter into H2 and simple molecules (volatile fatty acid, sugar, ethanol…). Then the outlet of the first reactor can be used in a second reactor for methane production ending organic matter degradation. However, only high efficiency of the dark fermentation step allows making this two-step process economically viable compared to a simple anaerobic digestion reactor. The aim of this thesis is to improve the knowledge of the dark fermentation process for optimizing hydrogen and metabolites productions. Experiments were achieved to better understanding the main factors limiting hydrogen production along with the operational conditions that could improve hydrogen yield. This thesis also shows the high stability and robustness of effluent recirculation for consecutive hydrogen batch reactor. Finally, several sizes of reactors were performed for a scale-up of the process in order to reach the real operational conditions in industrial scale. This thesis provides new knowledge of the dark fermentation process in mixed culture for creating an industrial two-step process for biohythane production using municipal solid waste
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Stoukov, Alexei. „Etude numérique de la couche de mélange réactive supersonique“. Rouen, 1996. http://www.theses.fr/1996ROUES013.
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L'objet de ce travail concerne l'analyse et la simulation numérique de la couche de mélange supersonique réactive instationnaire. Le premier chapitre présente le contexte général de l'étude et les problèmes spécifiques abordés. Le modèle physico-chimique comprenant les équations de Navier-Stokes et la cinétique chimique complexe est présenté dans la suite. Le troisième chapitre consiste en une étude comparative de différents schémas numériques de résolution des problèmes de type hyperbolique et présente une validation du code numérique développé autour du schéma TVD Upwind de Harten-Yee. Le traitement numérique des conditions aux limites et plus particulièrement des conditions de non-réflexion est présenté dans le chapitre suivant. Le reste de ce mémoire est consacré à l'interprétation de résultats de calculs de couches de mélange air-hydrogène (dans un premier temps inertes, puis réactives). Dans ce chapitre, une attention particulière a été portée sur l'étude phénoménologique du processus de mélange conditionné par les structures à grandes échelles. Par la suite les problèmes liés à l'interaction de ces structures avec onde de choc oblique sont abordés ; l'influence de ces structures sur le processus d'auto-allumage et sur la flamme qui en résulte est finalement analysée.
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Halter, Fabien. „Caractérisation des effets de l'ajout d'hydrogène et de la haute pression dans les flammes turbulentes de prémélange méthane/air“. Phd thesis, Université d'Orléans, 2005. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00591421.
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Ce travail de thèse expérimental vise à améliorer la compréhension des flammes turbulentes de prémélange méthane/air pour différents cas de pression et différents enrichissements en hydrogène. L'étude est effectuée à l'aide d'un brûleur de type Bunsen placé dans une chambre de combustion haute pression. Une meilleure compréhension des phénomènes mis en jeu est rendue possible par l'utilisation de diagnostics optiques. La structure macroscopique de la flamme est étudiée à l'aide du diagnostic de tomographie par plan laser, la structure interne de la flamme à l'aide du diagnostic de diffusion Rayleigh 2D. Ces informations sont largement utilisées pour tester différents modèles de combustion.
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Foissac, Corinne. „Diagnostics spectroscopiques des plasmas froids dans l'azote et le mélange azote-hydrogène en écoulement : étude de faisabilité d'un procédé de nitruration d'un verre de phosphate“. Lille 1, 2000. https://pepite-depot.univ-lille.fr/LIBRE/Th_Num/2000/50376-2000-362.pdf.
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Ce travail porte sur le diagnostic des plasmas froids dans l'azote et le melange azote-hydrogene en ecoulement, generes a basse pression par des cavites micro-onde et radio-frequence. Ces milieux, riches en especes actives a longue duree de vie, sont employes pour nitrurer un verre de phosphate afin de constituer une barriere a l'eau. La partie a traite du diagnostic de la post-decharge d'azote en ecoulement dans laquelle apparait une zone de reionisation hors champ electrique, nommee ionisation secondaire. Les techniques de spectroscopie d'absorption intracavite laser et de fluorescence induite par laser a deux photons sont mises en uvre, conjointement a la spectroscopie optique d'emission, afin d'etablir les profils de densite des especes n 2(a 3 + u) et n( 4s 0) et de la temperature du gazLa validite des temperatures rotationnelles et translationnelles a rendre compte de la temperature du gaz est discutee. Par ailleurs, une methode originale de determination de ce parametre, basee sur la mesure de la temperature d'une lame plongee dans le plasma, est elaboree. La cinetique des especes (n 2(a 3 + u) et n( 4s 0) dans l'ionisation secondaire est discutee. L'invariance de la densite atomique dans cette zone temoigne d'une cinetique controlee par les lois des gaz parfaits et de transport. En revanche, il est etabli une production locale de l'espece n 2(a 3 + u) dans la post-decharge. Les implications de ces resultats sont discutees. Dans la partie b, la faisabilite de la nitruration du verre de metaphosphate de sodium assistee par plasmas est demontree. Un diagnostic spectroscopique de ces milieux, axe principalement sur la determination de la temperature du gaz, est realise. Une source plasma originale, utilisant une cavite helicoidale, est employee et caracterisee. Les analyses par spectroscopie de photoelectrons induits par rayons x et infrarouge permettent d'estimer l'efficacite des differents traitements plasmas
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Cabot, Gilles. „Mesures par diffusions de Mie et de Rayleigh des profils de fraction de mélange et de température dans une flamme de diffusion turbulente H2-air“. Rouen, 1990. http://www.theses.fr/1990ROUES003.
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Deux techniques ont été successivement mises au point pour mesurer la fraction de mélange et la température dans une flamme de diffusion turbulente d'hydrogène et d'air. La comparaison des intensités laser diffusées par les particules quand les deux écoulements sont alternativement ensemencés fournit localement la valeur moyenne de la richesse et de la température dans la zone de mélange réactive. La détection par une barrette Reticon de la diffusion Rayleigh induite par impulsion laser fournit après traitement des profils radiaux instantanés de la température. Ces derniers enregistrements permettent une analyse statistique de la température et de son gradient transverse dans le front de flamme turbulent
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Ressouche, Emilie. „Nanostructuration de mélanges de polymères supra(macro)moléculaires“. Electronic Thesis or Diss., Paris 6, 2015. http://www.theses.fr/2015PA066758.
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Les polymères supramoléculaires sont des polymères constitués ou liés entre eux par des interactions non covalentes. Ils peuvent être des polymères classiques reliés par des groupements associatifs, appelés ici « polymères supramacromoléculaires », ou des petites molécules assemblées les unes aux autres, formant un « polymère supramoléculaire ». En solution, les polymères supramoléculaires, suivant leur structure, peuvent s’enchevêtrer, menant à des gels thermoréversibles. En l’absence de solvant, les polymères supramacromoléculaires, contrairement aux polymères classiques, sont dynamiques, et peuvent donc présenter des propriétés intéressantes (auto-réparation, adhésion, nanostructures organisées et stimulables). Lors de ce projet, des mélanges de polymères supramoléculaires et supramacromoléculaires à base de bis-urées sont réalisés et étudiés, en présence ou en absence de solvant. En solution, des synergies sont observées et caractérisées, à l’échelle microscopique (étude de la microstructure) et macroscopique (propriétés rhéologiques). En l’absence de solvant, des petites molécules sont incorporées au sein de matrices de polymères supramacromoléculaires d’une part, et des mélanges de polymères supramacromoléculaires sont réalisés d’autre part. Les matériaux obtenus sont étudiés à l’échelle microscopique (microstructure) et macroscopique (propriétés rhéologiques et mécaniques)Supramolecular polymers are polymers constituted or linked by non-covalent interactions. They can be classical polymers linked by stickers, named here “supramacromolecular polymers”, or self-assembled low molecular weight molecules, leading to a “supramolecular polymer”. In solution, supramolecular polymers, depending on their shape, can entangle and form thermoreversible gels. In bulk, unlike classical polymers, supramacromolecular polymers are dynamic, thus they can exhibit interesting properties (self-repair, adhesion, stimuli-responsive self-organized nanostructures). The aim of this thesis is to study bis-urea-based supra(macro)molecular polymer mixtures, in solution or in bulk. In solution, synergies are characterized, at microscopic (microstructure) and macroscopic scale (rheology). In bulk, low molecular weight molecules are mixed with supramacromolecular polymers on one hand, and supramacromolecular polymers blends are created on the other hand. The materials are studied both at microscopic (microstructure) and macroscopic scale (rheology, mechanical properties)
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Delicat, Yathis Giovanni. „Etude de la réactivité de l’iode transporté dans un mélange H2/H2O en conditions de combustion dans des flammes basse pression pré-mélangées“. Thesis, Lille 1, 2012. http://www.theses.fr/2012LIL10049.
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En cas accident grave dans un réacteur à eau pressurisée (REP), des Produits de Fission sont susceptibles d’être rejetés dans l’enceinte de confinement. Le manque de données expérimentales validées sur la chimie de l’iode dans ce type de conditions constitue un frein au développement de codes de calculs prédictifs. Pour remédier à ces lacunes, un réacteur expérimental de type brûleur à flamme plate a été développé afin d’établir une base de données expérimentales caractéristiques du système {I,O,H} via l’étude de flammes H2/H2O/O2/Ar enrichies en iode (HI). Les profils d’évolution de la température et d’espèces chimiques (HI, H2O, OH) présentes dans le milieu réactionnel ont été mesurés par différentes méthodes analytiques appropriées (IRTF, FIL, absorption laser). Des essais complémentaires ont été réalisés sur un réacteur à écoulement permettant l’injection d’iode moléculaire dans un flux d’hydrogène ou de vapeur d’eau dans des conditions de température représentatives. Les espèces iodées gazeuses formées ont été quantifiées par ICP-MS et par spectrométrie UV-Visible. La base de données expérimentale établie a servi de base pour le développement d’un mécanisme cinétique détaillé capable de rendre compte de la chimie de l’iode dans des conditions représentatives d’une situation accidentelle. La modélisation cinétique a été réalisée à l’aide du code PREMIX pour les essais en condition de flamme et avec le code SOPHAEROS pour les essais sur réacteur. La comparaison expérience-modélisation a permis de valider le mécanisme et une analyse des voies réactionnelles a également permis de mettre en évidence les réactions prépondérantes impliquées dans la chimie de l’iodeTo assess kinetics aspects of iodine chemistry in an environment of a severe accident in a Pressurized Water Reactor (PWR), at the laboratory scale, an experimental reactor named “flat flame burner” has been implemented. Low pressure flames of H2/O2/Ar premixed gas seeded with known amounts of iodhydric acid and steam were studied. The quantification of chemical species (HI, H2O, OH) in such environment was obtained by specific analytical techniques (Fourier Transform InfraRed absorption spectrometry, FTIR and Laser Induced Fluorescence, LIF), the evolution of the temperature was determined by LIF and by thermocouple measurements. Further assays were performed in a flow reactor in which gaseous molecular iodine was injected and transported in a stream or hydrogen flow and a strong temperature gradient, representative of the primary circuit in the case of a severe accident. The resulting gaseous species (I2 and HI) were quantified by ICP-MS and UV-Visible spectrometry. This experimental database has been used as a support to develop a detailed kinetic mechanism for the {I, O, H} system. It is composed of 37 reversible reactions involving 5 iodinated species. The thermokinetic parameter database has been actualized by using theoretical chemistry tools and also completed with data found in the literature. Modelling was performed by using the PREMIX code for flame assays, and with the in IRSN’s severe accident simulation code ASTEC/SOPHAREOS code for flow reactor assays. The comparison between experiment and modelling shows that this detailed mechanism is able to reproduce the iodine chemistry in conditions representative of a PWR severe accident
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Bieber, Thomas. „Etude expérimentale d'une source plasma RF à configuration hélicon dans le mélange Ar/H2 : application à la gravure chimique de surfaces graphitiques dans le cadre des interactions plasma-paroi du divertor d'ITER“. Thesis, Université de Lorraine, 2012. http://www.theses.fr/2012LORR0011/document.
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Les interactions plasma-paroi représentent l'un des principaux problèmes à résoudre pour avancer dans la recherche sur la fusion contrôlée. Ce travail de thèse a pour objectif de développer une source d'hydrogène atomique à basse pression (< Torr) dans un réacteur à configuration hélicon en mélange H2/Ar pour étudier la gravure chimique du graphite et de composites à fibres de carbone utilisés dans le tokamak Tore Supra. Selon les conditions expérimentales, le réacteur peut générer les modes de couplages capacitif, inductif, Trivelpiece-Gould et hélicon à bas champ. Leur caractérisation a montré que le mode inductif est, dans ce cas, celui présentant le plus grand intérêt pour la source d'hydrogène atomique. Les études en mode inductif ont révélé un phénomène de décroissance de la densité relative de deux niveaux métastables de l'ion Ar+ et d'un niveau métastable de l'argon neutre lors de l'augmentation du champ magnétique de confinement. Un modèle simple a confirmé que ces niveaux métastables sont détruits par collisions électroniques vers des niveaux de plus grande énergie. La gravure du graphite par la source d'hydrogène atomique est relativement efficace (jusqu'à 3 µm/h) à 10 mTorr et diminue avec la pression. Une analyse qualitative de la cinétique de l'hydrogène atomique a permis de conclure que cette baisse de la vitesse de gravure est due au flux d'hydrogène atomique arrivant sur l'échantillon qui décroît lorsque la pression augmente. Les premières observations de la surface après gravure ont mis en évidence la présence de structures carbonées (agglomérats de nanoparticules et dépôts). Ces structures ressemblent à celles observées dans différents tokamaksPlasma-wall interactions are one of the main issues in fusion research and must be thoroughly studied to progress in this topic. The objective of this work is to develop an atomic hydrogen source at low pressure (< Torr) in a helicon configuration reactor working in H2/Ar gas mixture. This source is then used to study the chemical etching of graphite and carbon fiber composites composing the limiter of the Tore Supra tokamak. Depending on the experimental conditions, the RF power coupling of the reactor can be in capacitive, inductive, Trivelpiece-Gould or low field helicon mode. The characterization of these modes determined that in this case the inductive one presents the greatest interest for the atomic hydrogen source. Further studies in inductive mode showed that increasing the confinement magnetic field leads to a decrease of measured relative densities of two metastable levels of argon ion and one metastable state of neutral argon. A simple model simulating neutral metastable state behavior confirmed that these levels are destroyed by electronic collisions towards upper levels. The chemical etching of graphite exposed to the atomic hydrogen source is relatively efficient (up to 3 µm/h) at 10 mTorr and drops with the pressure. A qualitative analysis of atomic hydrogen kinetics concluded that this behavior is due to the decrease of atomic hydrogen flux on the sample with increasing pressure. Finally, first observations of the etched surface underlined different structures (nanoparticles clusters and deposits). These can be compared to the ones observed in different tokamaks
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Pak, Sun. „Adaptation, combustion et limites pauvres d'un moteur à allumage commandé au gaz naturel obtenu par conversion d'un diesel faible puissance“. Valenciennes, 1994. https://ged.uphf.fr/nuxeo/site/esupversions/1d663861-db36-4829-9d80-aa7826a05ebe.
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Un moteur diesel faible puissance a était converti en A. C. Puis alimenté au gaz naturel. Les caractéristiques générales de la combustion (délais, durées de combustion, dispersion cyclique) ont été étudiées en fonction du rapport air-gaz, de l'avance à l'allumage, et du type de bougie ainsi que les performances du moteur. Pour le comportement en mélange très pauvre, nous avons déterminé les limites opératoires, analyse le déroulement de la combustion et observe les variations de pression. En utilisant un générateur de turbulence en forme de cône, nous avons reculé les limites pauvres et réduit la dispersion cyclique et la pollution estimée en fonction de la richesse du mélange, de l'avance à l'allumage, de la vitesse et de la charge du moteur. A la fin de l'étude, nous donnons les conditions opératoires optimum pour différentes charges et vitesses.
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Astanei, Dragoş-George. „Improving the performances of the combustion engines by improving the ignition system“. Thesis, Orléans, 2014. http://www.theses.fr/2014ORLE2073/document.
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Face aux normes actuelles et futures, de plus en plus drastiques, concernant les émissions de polluants, les constructeurs automobiles cherchent en permanence à améliorer l'efficacité des moteurs à allumage commandé. Une des solutions les plus efficaces et applicables pour diminuer la quantité de polluants émis dans les gaz d’échappement (HC, CO, NOx) et réduire la consommation de carburant, est d’utiliser un mélange très pauvre (richesse du mélange inférieure à 0,6). Toutefois, ce concept de fonctionnement est limité par les systèmes d'allumage classiques qui ne peuvent pas garantir un allumage du mélange air / combustible dans de bonnes conditions, de manière à assurer une combustion complète, rapide et reproductible.Le sujet de cette thèse consiste en l'élaboration d'un nouveau système d'allumage basé sur une bougie d’allumage double, qui peut produire deux d'étincelles quasi-simultanées, dont la longueur cumulée est plusieurs fois plus élevée que celle d’étincelles produites par une bougie d'allumage classique. Pour valider ce système d'allumage, trois différents types d'analyses ont été réalisés: une analyse des paramètres électriques des décharges, un diagnostic du plasma par spectroscopie optique d'émission, et des essais in situ du système d'allumage sur deux moteurs à combustion interne avec analyse des gaz d'échappement et détermination des performances des moteurs.Ces tests ont révélé que l'utilisation du système d’allumage à double étincelle peut assurer une meilleure stabilité dans le fonctionnement du moteur (en particulier dans les conditions d'allumage difficiles, en utilisant des mélanges très pauvres) ; des performances accrues du moteur pour une même quantité de carburant consommé ; et une diminution de la quantité d’hydrocarbures imbrûlés et de monoxyde de carbone dans les gaz d'échappement, mais avec une plus grande émission d'oxydes d'azote par rapport à un système d'allumage classiqueFaced with the current and future more and more drastic standards for pollutant emissions, the car manufacturers are permanently trying to improve the efficiency of spark ignition engines. One of the most effective applicable solutions for reducing the quantity of pollutant emissions (HC, CO, NOx) from the exhaust gases and also to reduce the fuel consumption is to operate with very lean mixture (equivalent ratio lower than 0.6). However, this operation concept is limited by the actual ignition systems that cannot assure an air/fuel mixture ignition in good conditions, in order to assure a complete, fast and repeatable combustion. The subject of this thesis consists into developing of a new ignition system based on a double spark plug, which can produce two quasi-simultaneous spark discharges with cumulated length few times higher than the sparks produced by a conventional spark plug. For ignition system validation, three different types of analysis have been considered: the analysis of the discharges electrical parameters, the plasma diagnosis using optical emission spectroscopy methods and the tests of the ignition system on two internal combustion engines with the exhaust gases analysis and engine performances determination. The tests revealed that the utilization of the double spark ignition system can assure a better stability in engine operation (especially in difficult ignition conditions such using very lean mixtures), increased engine performances for the same amount of consumed fuel and it can provide a diminution of the unburned hydrocarbons and carbon monoxide quantities from the exhaust gases, but with an increased quantity of nitrogen oxides, compared with a conventional ignition system
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Techer, Anthony. „Simulation aux grandes échelles implicite et explicite de la combustion supersonique“. Thesis, Chasseneuil-du-Poitou, Ecole nationale supérieure de mécanique et d'aérotechnique, 2017. http://www.theses.fr/2017ESMA0020/document.
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Cette Thèse de doctorat est consacrée à l’étude, par simulation aux grandes échelles ou LES (Larg eeddy simulation), d’un jet pariétal d’hydrogène sous-détendu dans un écoulement transverse supersonique d’air vicié. Cette configuration est représentative des conditions d’écoulement rencontrées dans les moteurs aérobies de type super-statoréacteurs (scramjets). En effet, les futurs systèmes de transport à grande vitesse dépendent fortement du développement de ce type de moteur. Dans de telles conditions, l’écoulement d’air chaud est maintenu supersonique dans la chambre de combustion afin de réduire les effets induits par l’échauffement et la dissociation de l’air. Nous étudions les processus de mélange et de combustion qui se développent en aval du jet de combustible. Ce travail s’appuie sur l’emploi d’un outil de simulation numérique haute fidélité : CREAMS (Compressible REActive Multi-species Solver) développé à l’Institut Pprime. Ce code de calcul met en oeuvre des schémas numériques d’ordre élevé : schéma Runge–Kutta d’ordre 3 pour l’intégration temporelle combiné à un schéma WENO d’ordre 7 et centré d’ordre 8 pour la discrétisation spatiale. Les simulations réalisées dans des conditions inertes permettent de caractériser l’importance des interactions choc/turbulence avec une attention particulière accordée à la description des fluctuations de composition à l’échelle non-résolue (i.e. sous-maille). Compte tenu de leur niveau de résolution,les simulations réactives permettent quant à elles une analyse détaillée du mode de stabilisation et des régimes de combustion turbulente rencontrés fournissant ainsi des informations très précieuses quant à l’adéquation des modélisations existantes pour ces conditions extrêmesThis dissertation is devoted to the Large-eddy simulation (LES) study of a wall hydrogen underexpanded jet in a supersonic crossflow of vitiated air. This configuration is representative of flow conditions encountered in aerospace engines such as supersonic combustion ramjet (scramjets). Indeed, future of high-speed transport systems heavily depends on the development of this type of engine. Under such conditions, the high temperature flow of vitiated air is maintained supersonic in the combustion chamber to reduce effects of heating and dissociation. The mixing and combustion processes that develop downstream of the fuel jet are studied. This work is based on the use of a high fidelity numerical simulation: CREAMS (Compressible REActive Multi-species Solver) which is developed at the Pprime Institute. This computational solver makes use of high precision numerical schemes: a 3rd order Runge–Kutta scheme for the time integration combines with a 7th order WENO and 8th order centered scheme for the spatial discretisation. Non-reactive simulations allow to characterize the importance of shock/turbulence interactions with special attention paid to the description of the unresolved (i.e. sub-grid scale) scalar fluctuations. The reactive simulations allow to perform a detailed analysis of the stabilization mode and turbulent combustion regimes tha are encountered, thus providing valuable information about the possible adequacy of the available representation for these extreme conditions
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Eugênio, Ribeiro Fábio Henrique. „Numerical Simulation of Turbulent Combustion in Situations Relevant to Scramjet Engine Propulsion“. Thesis, Chasseneuil-du-Poitou, Ecole nationale supérieure de mécanique et d'aérotechnique, 2019. http://www.theses.fr/2019ESMA0001/document.
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Les super-statoréacteurs sont des systèmes de propulsion aérobie à grande vitesse qui ne nécessitent pas d’éléments rotatifs pour comprimer l’écoulement d’air. Celui-ci est comprimé dynamiquement par un système d’admission intégré dans le véhicule, atteignant la pression et la température requises pour que la combustion puisse s’opérer dans la chambre de combustion. La chambre de combustion est traversée par un écoulement supersonique dans ce type de moteur, ce qui limite considérablement le temps disponible pour injecter le carburant, le mélanger avec un oxydant, enflammer le mélange obtenu et parvenir à une combustion complète. Les cavités peuvent être utilisées pour augmenter le temps de séjour sans perte excessive de pression totale et sont donc utilisées comme éléments de stabilisation dans les chambres de combustion supersonique. Cette thèse se concentre sur l’étude du mécanisme de stabilisation et des interactions chimie-turbulence dans le cas d’une injection pariétale de combustible dans un écoulement supersonique d’air vicié en amont d’une cavité carrée. Les conditions d’écoulement réactif à grande vitesse correspondantes sont examinées sur la base de simulations numériques d’un modèle de scramjet représentatif d’expériences effectuées précédemment à l’Université du Michigan. Les calculs sont effectués avec le solveur CREAMS, développé pour effectuer la simulation numérique d’écoulements multi-espèces réactifs compressibles sur des architectures massivement parallèles. Le solveur utilise des schémas numériques d’ordre élevé appliqués sur des maillages structurées et la géométrie de la chambre de combustion est modélisée à l’aide d’une méthode de frontières immergées (IBM). Les simulations LES font usage du modèle wall-adapting local eddy (WALE). Deux températures distinctes sont considérées dans l’écoulement entrant d’air vicié pour étudier la stabilisation de la combustion.Une attention particulière est accordée à l’analyse de la topologie et de la structure des écoulements réactifs, les régimes de combustion sont analysés sur la base de diagrammes standards de combustion turbulenteScramjet engines are high-speed air breathing propulsion systems that do not require rotating elements to compress the air inlet stream. The flow is compressed dynamically through a supersonic intake system integrated in the aircraft’s forebody, reaching the required pressure and temperature for combustion to proceed within the combustor in this kind of engine. The combustion chamber is crossed by a supersonic flow, which limits severely the time available to inject fuel, mix it with oxidizer, ignite the resulting mixture and reach complete combustion. Cavities can be used to increase the residence time without excessive total pressure loss and are therefore used as flame holders in supersonic combustors.This thesis focuses in studying the flame stabilization mechanism and turbulence-chemistry interactions for a jet in a supersonic crossflow (JISCF) of vitiated air with hydrogen injection upstream of a wall-mounted squared cavity. The corresponding reactive high-speed flow conditions are scrutinized on the basis of numerical simulations of a scramjet model representative of experiments previously conducted at the University of Michigan. The computations are performed with the high-performance computational solver CREAMS, developed to perform the numerical simulation of compressible reactive multi-component flows on massively-parallel architectures. The solver makes use of high-order precision numerical schemes applied on structured meshes and the combustion chamber geometry is modeled by using the Immersed Boundary Method (IBM) algorithm. The present set of computations is conducted within the LES framework and the subgrid viscosity is treated with the wall-adapting local eddy (WALE)model. Two distinct temperatures are considered in the inlet vitiated airstream to study combustion stabilization. Special emphasis is placed on the analysis of the reactive flow topology and structure,and the combustion regimes are analyzed on the basis of standard turbulent combustion diagrams