Dissertations / Theses on the topic 'Flatne'
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Erard, Valérie. "Etude spatiale et temporelle des champs thermiques et dynamiques de la combustion de prémélange turbulente instationnaire." Rouen, 1996. http://www.theses.fr/1996ROUES073.
Full textAbstract:
Cette étude a pour but de visualiser et d'analyser la structure spatiale des fronts de flammes turbulentes instationnaires de prémélange méthane-air. Les flammes sont réalisées par étincelle dans une soufflerie verticale et se propagent librement dans un écoulement à turbulence de grille. La technique de mesure adoptée aux phénomènes rapides, est basée sur la tomographie laser couplée à une caméra rapide. Par traitements d'images, il est possible de suivre et de décrire l'évolution temporelle de la combustion. Ainsi, l'application de cette technique de visualisation permet d'accéder à des mesures quantitatives des grandeurs spatiales représentatives de l'interaction entre la chimie et le champ turbulent. Plusieurs de ces grandeurs sont quantifiées : l'évolution des rayons équivalents des flammes en fonction du temps, le taux de plissement, les courbures locales et moyennes, ainsi que les échelles fractales. Par ailleurs, la mesure du champ dynamique instantané est déterminée par l'application de la PIV par intercorrélation sur les mêmes images tomographiques, afin de mettre en évidence l'influence de la propagation de la flamme sur le champ turbulent.
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Walter, Géza. "Comparison of different flame types /." Thèse, Chicoutimi : Université du Québec à Chicoutimi, 2006. http://theses.uqac.ca.
Full text
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Delamare, Ludovic. "Modélisation numérique de la propagation d'une flamme turbulente en milieu confiné." Rouen, 1992. http://www.theses.fr/1992ROUES057.
Full textAbstract:
Cette thèse a pour but d'étudier les interactions turbulence-combustion, combustion-écoulement moyen, et écoulement moyen-turbulence dans le cas d'une flamme turbulente se propageant dans un volume fermé. Ces études résultent en des formes modélisées pour le taux de réaction chimique moyen et pour les différents flux de diffusion turbulente. Le comportement de ces modèles a été testé sur des cas simples et sur un cas réel de combustion turbulente en milieu confiné. Nous avons montré que la modélisation du taux de réaction moyen devait tenir compte de l'influence du mouvement des flammelettes laminaires. D'autre part, la forte anisotropie de la turbulence, générée par la propagation de la flamme, rend nécessaire la prise en compte de corrections au 2ème ordre dans les modèles de turbulence
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Duchaine, Patrick. "Experimental analysis of the dynamics of gaseous and two-phase counterflow flames submitted to upstream modulations." Phd thesis, Ecole Centrale Paris, 2010. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00545418.
Full textAbstract:
Modern combustion systems benefit from constant technological advanceswhich aim at reducing the emissions of chemical pollutants and at wideningregimes of stable operation. Further progress in the combustion field requiresa better understanding and modelling of the combustion dynamics. In thesesystems, the combustible is often injected as a liquid polydisperse spray. Experimentaldata are thus required to validate simulation tools in configurationswith flames interacting with controlled structures in multi-phase flows.This thesis aims at studying some of these fundamental interactions in wellcontrolledlaminar flows submitted to upstream modulations. Two experimentalconfigurations are investigated comprising counterflow flames and free inertjets, fed with gaseous or liquid combustibles. The flows may be submittedto upstream velocity modulations to reproduce effects of unsteadiness. Dependingon the pulsation frequency, vortices of controlled sizes are shed fromthe burner lips and convected with the flow, while interacting with the sprayand the flame.In the first part of this thesis, the dynamics of a premixed stretched flameis analysed in a stagnation flow. The study focuses on determining the flowand flame structures under upstream modulations, and principally on studyingthe dynamics of flame/vortex interactions. Different responses of the flameare identified and analysed relative to the size of the vortex ring generated atthe burner outlet. Two propagation modes for the velocity perturbations areidentified, corresponding to a bulk oscillation of the entire reaction zone orto a flame perturbed only at its periphery. This leads to a discussion on thechoice of velocity boundary conditions to conduct 1D simulations of theseconfigurations. Comparisons between simulations and measurements of thevelocity field illustrate these conclusions. Flame transfer functions betweenheat release rate and velocity perturbations imposed at the burner outlet areestablished for different flow conditions. These measurements relying on localand global chemiluminescence of the flame show again a distinct behaviourof the emission originating from the flame region close to the burner axis andthe whole flame. Mechanisms of sound production by partially and perfectlypremixed flames are also identified and analysed relative to flame/vortex interactions.In the second part, the dynamics of a spray convected by a free inert jet or impinginga diffusion flame submitted to velocity modulations is analysed. Theoriginality of this work consists in characterizing the flow and spray dynamicsusing a set of advanced diagnostics. Phase-conditioned images at different instantsin the modulation cycle are used to analyse the interactions between thegaseous phase and the spray. The spatial distribution of combustible vapourand liquid phases is determined using Laser Induced Exciplex Fluorescence(LIEF). Velocities and sizes distribution of droplets from the spray are determinedlocally by Phase Doppler Anemometry (PDA) and in a plane by InterferometricParticle Imaging (IPI). Laser Doppler Velocimetry (LDV) andParticle Image Velocimetry (PIV) are also used to determine the response ofgaseous phase. These phase-conditioned analysis highlight some interactionsbetween the gaseous and liquid phases and constitute an interesting databasefor detailed simulation of these two-phase flows.
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Proust, Christophe. "Contribution à l'étude des mécanismes de propagation des flammes dans les mélanges hétérogènes gaz-particules solides." Poitiers, 1988. http://www.theses.fr/1988POIT2268.
Full textAbstract:
Etude de la propagation d'une flamme laminaire air-particules d'amidon dans un tube. Determination des grandeurs caracteristiques de la flamme. Un des processus possibles de propagation des flammes dans les melanges air-particules d'amidon est celui des ondes de combustion dans les premelanges gazeux
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Dumont, Jean-Paul. "Etude de la structure spatiale de flammes turbulentes par laser." Grenoble 2 : ANRT, 1987. http://catalogue.bnf.fr/ark:/12148/cb37604738z.
Full text
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Lamige, Sylvain. "Analyse de l'influence des conditions aux limites thermiques sur la stabilisation des flammes non-prémélangées." Thesis, Lyon, INSA, 2014. http://www.theses.fr/2014ISAL0099/document.
Full textAbstract:
La problématique de la stabilisation des flammes non-prémélangées reste primordiale. Il faut pour la résoudre déterminer l’importance relative des phénomènes aérodynamiques, thermiques et chimiques intervenant dans les mécanismes de stabilisation. La démarche expérimentale utilisée pour cela au cours de cette thèse porte une attention particulière sur l’influence des conditions aux limites thermiques, et comporte deux volets à travers lesquels le rôle des transferts thermiques est mis en exergue. D’abord, la zone d’attachement d’une flamme stabilisée derrière la lèvre du brûleur est examinée, en considérant les couplages entre le positionnement du bout de flamme à proximité du brûleur et la température de la lèvre. Différentes régions ont ainsi pu être identifiées selon le comportement du bout de flamme, qui évolue depuis une nature diffusive vers une nature propagative à l’approche des limites aérodynamiques de stabilité. Par ailleurs, une modification des propriétés thermiques du brûleur a permis de mettre en évidence une évolution, avec la température de la lèvre, du rôle relatif des modes de coincement thermique et chimique de la flamme par la paroi du brûleur. Ensuite, l’étude concerne non plus un état stabilisé de la flamme, mais les transitions entre les différents régimes de combustion, et plus particulièrement le décrochage d’une flamme attachée. L’examen des conditions conduisant à la déstabilisation de la flamme est un moyen d’apporter des éléments-clefs de compréhension quant aux couplages et aux équilibres aérothermochimiques prévalant préalablement au décrochage. Une évolution du processus de décrochage a ainsi été mise en avant avec l’augmentation de la température initiale des réactants, en lien avec l’évolution de phénomènes transitoires d’extinction locale de la zone de réactionNon-premixed flame stabilization is still an important issue in combustion. Addressing this issue requires to evaluate the relative importance of aerodynamic, thermal and chemical phenomena involved in the stabilization mechanisms. This thesis develops to this end an experimental approach, with a particular focus on the influence of thermal boundary conditions, examining the role of heat transfer in a twofold analysis. At first, the attachment zone of a rim-stabilized jet-flame is investigated, by careful consideration of the coupling existing between the burner lip temperature and the flame attachment location relative to the burner. Several regions have been identified according to the flame leading edge behavior, which evolves from diffusive to propagative closer to the aerodynamic stability limits. Besides, by modifying the burner thermal properties, a change has been shown in the relative roles of thermal and chemical quenching of the flame by the burner wall, depending on the burner lip temperature. Secondly, the attention is directed to transitions between different combustion regimes, namely attached and lifted flames. In particular, beyond the stable state of an attached flame, its lifting process is investigated. Examining in which conditions destabilization of the flame occurs indeed appears to be an ideal opportunity to gain insight into the aerothermochemical coupling and equilibriums existing prior to lift-off. Thus, the lifting process has been shown to be modified by the reactant initial temperature, in close relationship with the change in occurrence of localized transitory extinction events of the reaction zone
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Matynia, Alexis. "Développement d'un dispositif expérimental pour l'analyse de la structure de flammes de prémélanges à haute pression par diagnostics laser : application aux flammes méthane/air et biogaz/air." Phd thesis, Université d'Orléans, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00637824.
Full textAbstract:
L'optimisation des systèmes de production d'énergie par combustion requiert une connaissance précise de la cinétique de combustion. Cependant, la majorité des systèmes de production d'énergie par combustion fonctionnent à haute pression et il est reconnu que la pression a une influence sur la cinétique de combustion. En laboratoire, l'analyse de la structure de flamme laminaire se présente comme un outil puissant pour étudier la chimie de la combustion. A ce jour, la plupart des travaux menés ont été réalisés à des pressions inférieures ou égales à la pression atmosphérique. Au cours de cette thèse, un dispositif expérimental pour l'analyse de structure de flammes laminaires, à contre-courants et à haute pression a été mis en place. Il permet de stabiliser des flammes de CH4/air et CH4/CO2/air jusqu'à 0,7 MPa et l'étude de leur structure par diagnostics laser. Les profils de concentration de OH dans les flammes CH4/air et CH4/CO2/air à différentes richesses (=0,7-1,2) et différentes pressions (P=0,1-0,7 MPa) ont été mesurés par Fluorescence Induite par Laser et calibrés en concentration par absorption laser. Pour cela, la longueur du milieu absorbant a été déterminée par Fluorescence Induite par Plan Laser (PLIF). Une attention particulière a été portée aux corrections du signal de fluorescence prenant en compte l'élargissement de raie et le taux de collisions, qui augmentent avec la pression. Les profils expérimentaux obtenus ont été comparés à la modélisation à l'aide du code de calcul OPPDIF et des mécanismes cinétiques GRI-Mech3.0 et GDFKin®3.0. En parallèle, une analyse spectroscopique des flammes de CH4/air à haute pression a été entreprise.
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Lacas, François. "Modélisation et simulation numérique de la combustion turbulente dans les moteurs fusée cryotechniques." Châtenay-Malabry, Ecole centrale de Paris, 1989. http://www.theses.fr/1989ECAP0095.
Full textAbstract:
Mise au point de modèles représentatifs des phénomènes fondamentaux de la combustion turbulente, monophasique d'hydrogène et d'oxygène dans les moteurs fusée cryotechniques. Application du modèle de la flamme cohérente au cas d'allumage de flamme de diffusion.
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Bouamoul, Amal. "Modélisation mathématique d'une flamme de diffusion méthane-air avec viciation et en configuration contre courant /." Thèse, Chicoutimi : Université du Québec à Chicoutimi, 1999. http://theses.uqac.ca.
Full text
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Coudoro, Kodjo. "Etude expérimentale et modélisation de la propagation de flammes en milieu confiné et semi confiné." Thesis, Orléans, 2012. http://www.theses.fr/2012ORLE2005.
Full textAbstract:
Cette étude s’inscrit dans le cadre de l’évaluation du risque d’accélération de flamme en situation accidentelle. La méthodologie développée dans le cadre de l’évaluation du risque hydrogène dans l’industrie nucléaire a permis de proposer un critère permettant d’évaluer le risque d’accélération des flammes de prémélange hydrogène/air/diluants, sur la base des propriétés du mélange. L’objectif de cette étude est l’acquisition de données fondamentales relatives aux mélanges gaz naturel/air et gaz de synthèse/air puis l’extension de la méthodologie appliquée aux mélanges hydrogène/air à ces mélanges. Ainsi, trois mélanges gazeux ont été choisis et ont fait l’objet de cette étude. Il s’agit du G27 (82%CH4/18%N2), du G222 (77%CH4/23%H2), et du H2/CO (50%H2/50%CO). Au cours de ce travail les limites d’inflammabilités des mélanges ont été déterminées pour une température initiale de 300 K et une pression de 1 et 2 bars. Les vitesses fondamentales de flamme et les longueurs de Markstein ont été mesurées à différentes températures initiales (300, 330 et 360 K) et à deux pressions initiales (1 et 2 bar) pour chacun des mélanges. Une modélisation cinétique de la vitesse de flamme a été réalisée et a permis l’évaluation de l’énergie d’activation globale sur la base du modèle cinétique présentant le meilleur accord avec l’expérience. La propension des mélanges a s’accélérer fortement en présence d’obstacles a ensuite été caractérisée au cours de l’étude de l’accélération de flamme. Cette étude de l’accélération de flamme a permis de mettre en évidence que différents critères d’accélération s’appliquent selon que la flamme soit stable ou pas. Un critère permettant de prédire l’accélération de flamme a été proposée dans les deux casThe context of the current study is the assessment of the occurrence of flame acceleration in accidental situations. The methodology developed for the assessment of hydrogen hazard in the nuclear industry led to the definition of a criterion for the prediction of the acceleration potential of a hydrogen/air/dilutant mixture based on its properties. This study aims to extend this methodology to gaseous mixtures that can be encountered in the classical industry. Therefore, three mixtures were chosen: the first two are representatives of a natural gas/air mixture: G27 (82%CH4/18%N2) and G222 (77%CH4/23%H2). The third one is a H2/CO (50%H2/50%CO) mixture and represents the Syngas. During this work, flammability limits were measured at 300 K and two initial pressures (1 and 2 bar) for each mixture. Fundamental flame speeds and Markstein lengths were also measured at three initial temperatures (300, 330, 360 K) and 2 initial pressures (1 and 2 bar) for each mixtures. A kinetic modeling was performed based on three detailed kinetic models and allowed the calculation of the global activation energy on the basis of the kinetic model which showed the best agreement with the experimental data. The acceleration potential for each mixture in presence of obstacles has then been investigated. It was found that different criteria were to be applied depending on whether the flame is stable or not. A predicting criterion was proposed in both case
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Vignat, Guillaume. "Injection and combustion dynamics in swirled spray flames and azimuthal coupling in annular combustors." Thesis, université Paris-Saclay, 2020. http://www.theses.fr/2020UPASC024.
Full textAbstract:
Le déploiement de technologies à faibles émissions dans les moteurs d’avion ne nécessite pas seulement que les nouvelles conceptions émettent des quantités réduites de polluants, mais également que leur comportement dynamique (allumage, extinction et instabilités de combustion) soit compatible avec les normes de sécurité élevées en vigueur dans l’aéronautique. Ce travail de recherche se concentre sur ces derniers aspects. Une chambre annulaire transparente équipée de 16 injecteurs swirlés représentant à échelle réduite le foyer d’un moteur d’hélicoptère est utilisée conjointement avec un système à un seul secteur pour étudier les problèmes dynamiques. Théorie, expérimentation et simulation aux grandes échelles sont combinées pour examiner une gamme de questions ayant trait à la dynamique de l’injecteur, la structure de l’écoulement, la détermination du niveau de rotation, les caractéristiques du spray, le couplage entre l’injection et le champ acoustique. Une base de données d’injecteurs est introduite pour étudier l’impact des paramètres d’injection sur la dynamique de la combustion. Ces injecteurs sont examinés dans des conditions stables et instables en combinant des diagnostics laser et des simulations permettant la caractérisation de comportements spécifiques à la dynamique du spray et du système d’injection. Un résultat important est que la présence d’un film liquide formé sur la paroi de l’injecteur induit une distribution multimodale des vitesses des gouttelettes. Une nouvelle méthode est introduite pour examiner le comportement spatio-temporel de l’écoulement et de la flamme lorsque l’injecteur est soumis à des modulations axiales. Une étude du processus par lequel les perturbations convectives se couplent au champ acoustique permet d’examiner les délais qui contrôlent l’instabilité de combustion et d’identifier les rôles respectifs de la convection et de l’évaporation des gouttes. La tomographie à grande vitesse reposant sur des particules de SnO2 fournit des résultats majeurs sur la structure du noyau tourbillonnaire en précession et montrent son comportement sous forçage acoustique. L’impact de la perte de charge de l’injecteur sur les instabilités de combustion est examiné à l’aide de plusieurs systèmes d’injection avec des niveaux de rotation semblables. Il est démontré que ce paramètre joue un rôle majeur dans le couplage entre la flamme et le plénum. Les résultats précédents sont utilisés pour guider les expériences sur la chambre de combustion annulaire. L’accent est mis sur les oscillations de combustion de grande amplitude couplées par un mode azimutal stationnaire induisant une extinction de flamme au voisinage de la ligne nodale de pression. La déformation du champ acoustique est suivie à l’aide d’une développement en série d’harmoniques azimutaux permettant la détermination des conditions critiques conduisant à ce phénomène. De nouveaux résultats sont également présentés sur la dynamique transitoire d’un injecteur lors de l’allumage et sur l’extinction pauvre avec une preuve de concept de la possibilité d’étendre la limite d’extinction par des décharges plasma nanosecondeThe deployment of low-emission technologies in aero-engines does not only require that new designs produce reduced amounts of pollutants, but also that their dynamical behavior (ignition, blow-off, and combustion instabilities) be compatible with the high safety standards prevailing in aeronautics. This research is focused on the latter aspect of combustor design. A transparent annular combustor equipped with 16 swirled spray injectors is used to represent at the laboratory scale the combustion chamber of a jet engine. This system is used in conjunction with a single sector rig to investigate dynamical issues.Theory, experimentation and large eddy simulation are combined to examine a range of items pertaining to the injector dynamics, flow structure, swirl number determination, spray characteristics, and coupling between injector flow and acoustic field. A database of injectors is introduced to investigate the impact of injection parameters on combustion dynamics. These injectors are examined under steady and unsteady conditions by combining laser diagnostics and high-fidelity simulations which allows the characterization of spray-specific behaviors of relevance to the dynamics of injection systems. One important result is that the presence of a liquid film formed on the wall of the injection unit gives rise to a multi-modal distribution of droplet velocities. A novel method is introduced to examine the space-time behavior of the flow and flame of a swirling injector submitted to axial modulations. A detailed investigation of the process by which convective perturbations couple with the acoustic field allows to examine the time lags that control combustion instability and sort out the respective roles of convection and droplet spray evaporation. High speed tomography relying on SnO2 particles provides major results on the Precessing Vortex Core structure and show its behavior under acoustic forcing. The impact of injector head loss on combustion instabilities is examined using several injection systems with similar levels of swirl. The head loss is shown to play a major role in the coupling between the flame and the upstream plenum. The previous results obtained in a single sector rig are used to guide experiments on the annular combustor. The focus is placed on high amplitude combustion oscillations coupled by a standing azimuthal mode inducing flame blow-off near the pressure nodal line. The deformation of the acoustic distribution is tracked using a novel expansion on azimuthal harmonics allowing the determination of the critical conditions leading to this phenomenon. New results are also presented about the transient dynamics of an injector during ignition and about lean blow out with a proof of concept extension of the LBO limit by nanosecond plasma discharges
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Maugendre, Mathieu. "Etude des particules de suie dans les flammes de kérosène et de diester." Thesis, Rouen, INSA, 2009. http://www.theses.fr/2009ISAM0016/document.
Full textAbstract:
Les suies se présentent sous la forme de fines particules carbonées de diamètres compris entre quelques dizaines de nanomètres à quelques micromètres. Dans l’atmosphère, elles entraînent des enjeux climatiques, de par leurs propriétés radiatives, mais aussi des enjeux sanitaires, du fait de leur faible taille : elles pénètrent facilement dans le système respiratoire et même, pour les plus fines, dans le système sanguin. L’objectif est de parfaire les connaissances sur les propriétés physiques des suies produites par différents systèmes de combustion. C’est dans le but de mieux comprendre l’influence des systèmes de combustion, faisant intervenir des temps de séjours différents, des propriétés de turbulence, d’oxydation et de pression distinctes que nous avons choisi d’étudier trois types de combustion spécifiques : d’une part, des flammes de diffusion laminaires à pression atmosphérique, initiées dans un brûleur développé au cours de ces travaux ; d’autre part, une flamme de diffusion laminaire sous atmosphère pressurisée (3 à 5 bars) ; enfin, une flamme turbulente produite par une chambre tubulaire, elle aussi sous atmosphère pressurisée (1.2 à 3 bar). Un autre enjeu de ce travail était d’approfondir les informations relatives à la combustion de carburants liquides, à savoir le kérosène et le diester. Les travaux effectués visent à déterminer les caractéristiques morphologiques (dimension fractale, diamètre des monomères...) et l’indice complexe m* des suies issues des différents systèmes de combustion. La technique employée pour la mesure de l’indice complexe de réfraction des suies, repose sur l’analyse d’une partie des fumées produites par les flammes. Ces fumées sont acheminées dans un banc d’analyse permettant la mesure de signaux d’extinction et de diffusion, ainsi que de distributions de taille des suies. Par ailleurs, des analyses de clichés obtenus par microscope en transmission d’électrons (TEM) permettent l’obtention d’informations sur la morphologie des agrégats de suies. L’utilisation de la théorie de la diffusion de la lumière pour des agrégats fractals dans la limite de Rayleigh (RDG-FA) permet d’estimer à partir de ces données deux fonctions de l’indice complexe E(m) et F(m), et ainsi de retrouver m*Soot are carbonaceous fine particles, which diameters are ranged from a few nanometres to a few micrometers. They have an impact on climate, due to their radiative properties, as well as on health, due to their small size. That’s why particulate matter is an important concern. In order to gain a better understanding of the influence of the combustion devices, which implies specific residence time and also specific turbulence, oxidation and pressure properties, we studied three specific kinds of combustion : first, laminar diffusion flames at atmospheric pressure ; then, a laminar diffusion flame a high pressures (3 to 5 bar) ; finally, a turbulent flame produced in a combustor at high pressures (1,2 to 3 bar). Another objective of this work was to improve the knowledge about soot produced by the combustion of liquid fuels, namely kerosene and biofuel. We studied morphological properties (fractal dimension, primary particle size…) and the refractive index m* of soot produced by these combustion systems. The technique employed to characterize the soot refractive index is based on the analysis of a part of smokes produced by flames. These are transported towards two optical cells, so that extinction and scattering coefficients can be measured, in addition to soot size distributions. Furthermore, a morphological characterization of the aggregates is conducted, using transmission electron microscopy (TEM) photographs. Rayleigh-Debye-Gans theory for fractal aggregates is used to determine two functions of the refractive index E(m) and F(m), so that m* can be deduced
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Demesoukas, Sokratis. "Modélisation 0D/1D de la combustion pour l’optimisation des systèmes de combustion des moteurs à allumage commandé." Thesis, Orléans, 2015. http://www.theses.fr/2015ORLE2024.
Full textAbstract:
De nos jours, la conception de moteurs à combustion interne à allumage commandé exige une consommation de carburant réduite et des émissions polluantes faibles, tout en conservant une performance adéquate. Le coût élevé des essais expérimentaux vient en faveur de l'utilisation de la simulation numérique pour l'évaluation de nouvelles définitions techniques. La modélisation phénoménologique zéro-dimensionnelle de combustion permet d'évaluer les différentes définitions techniques en tenant compte de différents aspects de de la combustion à allumage commandé comme la géométrie, la flamme laminaire et l'impact de la turbulence. Ces modèles calculent également la concentration des espèces de gaz d'échappement. Afin de créer un modèle de combustion, qui pourra décrire la physique de la combustion, les aspects principaux de la combustion pré-mélangée laminaire et turbulent sont identifiés. Trois versions de modèles de combustion typiques sont comparées en termes de description physique du processus de combustion. Le résultat de cette comparaison a indiqué le modèle le plus pertinent (le modèle de densité de surface de flamme). Ce modèle est retenu et il est complété avec la modélisation physique des plusieurs phénomènes qui affectent le taux de dégagement de chaleur. Ces phénomènes sont l’interaction flamme-paroi, les réactions post flamme et l’étirement de flamme. Enfin, le modèle proposé est validé pour plusieurs configurations techniques. Chaque configuration a un impact sur un paramètre spécifique de moteur. Cette analyse montre quels sont les intervalles de confiance et les limitations du modèle proposéNowadays, the design of Spark Ignition internal combustion engines is focused on the reduction of fuel consumption and low pollutant emissions, while conserving an adequate output power. The high cost of experimental testing comes in favor of the use of numerical simulations for the assessment of engine technologies. Phenomenological Zero-Dimensional combustion models allow evaluating various technical concepts since they take into account various aspects of spark ignition combustion such as chamber geometry, laminar flame characteristics (thickness and speed) and the impact of turbulence. Such models also calculate species concentration of the exhaust gases. In order to create a zero-dimensional combustion model, which can be able to describe correctly the physics of combustion, the key aspects of laminar and turbulent premixed combustion are identified. Three versions of typical combustion models are compared in terms of physical description of the combustion process. The result of this comparison indicated the most physically pertinent mod-el (the Flame Surface Density model). This model is retained and is enhanced with physical modeling of the several phenomena, which affect the heat release rate. Those phenomena are the wall-flame interaction, post-flame reactions and flame stretch. Finally, the proposed model is validated for several engine configurations. Each configuration has an impact on a specific engine parameter. This analysis shows which are the confidence intervals and the limitations of the proposed model
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Palies, Paul. "Dynamique et instabilités de combustion des flammes swirlées." Phd thesis, Ecole Centrale Paris, 2010. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00545421.
Full textAbstract:
Ce travail traite de la dynamique des flammes turbulentes prémélangées confinées et swirlées soumises à des perturbations de vitesses acoustiques. L'objectif général est d'acquérir une compréhension des mécanismes régissant la réponse de ces flammes et d'en tirer des méthodes de prévision des instabilités de combustion. Les écoulements swirlés sont d'abord examinés en termes de nombre de swirl et de nouvelles expressions sont données pour cette quantité. On traite notamment des effets de perturbations de vitesse et une expression est proposée qui tient compte des fluctuations de vitesses dans l'écoulement. Le système utilisé pour l'étude expérimentale comprend une cavité amont, un injecteur équipé d'un swirler et un tube à flamme transparent permettant la visualisation directe du mouvement de la flamme. Deux points de fonctionnement sont étudiés correspondant à des vitesses débitantes différentes. La cavité amont et le tube à flamme du brûleur peuvent être facilement changés pour étudier plusieurs configurations différentes. L'acoustique du brûleur est également analysée au moyen d'une approche de cavités couplées pour déterminer les fréquences de résonance du système en configuration non-réactive. Des expériences sont menées pour mesurer les fréquences propres du système et l'estimation du coefficient d'amortissement est réalisée à partir de la réponse du système à une modulation externe. Un critère de découplage des mode acoustiques est proposé. La dynamique de l'écoulement est examinée en termes de conversion de modes au niveau de la vrille (swirler) ou dans une grille d'aubes. Cette partie du travail, effectuée au moyen de simulations numériques montre que lorsqu'une grille ou une vrille sont soumis à une onde acoustique, le swirler donne naissance à une onde azimutale convective en plus de l'onde acoustique axiale transmise. Les deux types de swirlers, axial et radial, donnent lieu à ce mécanisme, un fait confirmé par des expériences. Il est montré que ce processus de conversion de mode a un impact important sur la dynamique de la flamme swirlée. La dynamique de la combustion est ensuite analysée en mesurant la fonction de transfert généralisée ainsi que les distributions de taux de dégagement de chaleur au cours du cycle d'oscillation. La fonction de transfert est utilisée pour déterminer la réponse de la flamme à des perturbations acoustiques se propageant dans l'écoulement en amont de la flamme. Il est aussi montré que le nombre de Strouhal est un groupe sans dimensions qui permet de caractériser la réponse de la flamme. La dynamique est également analysée au moyen d'un ensemble de diagnostics comprenant des sondes de pression, un photomultiplicateur et un vélocimètre laser Doppler. Un modèle pour la fonction de transfert linéaire de la flamme est dérivé théoriquement à partir d'une description de la flamme au moyen de l'équation pour une variable de champ G. Les mécanismes physiques de la réponse de la flamme sont identifiés : enroulement tourbillonnaire et fluctuations du nombre de swirl. L'enroulement tourbillonnaire est associé à l'onde acoustique transmise en aval du swirler et qui pénètre dans la chambre de combustion. Tandis que les fluctuations du nombre de swirl sont directement liées aux mécanismes de conversion de mode au swirler qui induit différentes vitesses pour les perturbations axiales et azimutales. L'enroulement tourbillonnaire enroule l'extrémité de la flamme tandis que les fluctuations du nombre de swirl agissent sur l'angle de la flamme. Ces deux mécanismes en compétition se combinent de manière constructive ou destructive conduisant à des gains faibles ou élevés dans la réponse de la flamme en fonction de la fréquence. Ces mécanismes sont retrouvés par simulation aux grandes échelles (LES). Enfin, une analyse d'instabilité est réalisée en combinant la fonction de transfert généralisée expérimentale et un modèle acoustique du brûleur afin de déterminer la fréquence et l'amplitude des perturbations de vitesse au cycle limite.
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Gueniche, Hadj Ali. "Compréhension de la formation des suies : étude de la combustion de précurseurs des cycles aromatiques en flamme laminaire prémélangée." Thesis, Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 2007. http://www.theses.fr/2007INPL027N/document.
Full textAbstract:
Les suies et les hydrocarbures polyaromatiques, qui sont émis à l’échappement des moteurs Diesel, constituent une part importante de la pollution urbaine. Depuis plusieurs années, de nombreuses recherches ont permis de progresser dans le domaine de la cinétique de la combustion des hydrocarbures qui est maintenant relativement bien connue. Il reste néanmoins des zones d’ombre concernant la formation des composés aromatiques (benzène, toluène,…) et des hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP) dont la formation provient d’espèces composées de deux à six atomes de carbone et qui mènent directement ou indirectement à la formation des suies.L’allène, le propyne, le butadiène et le cyclopentène sont des produits intermédiaires importants de la combustion dans les moteurs. Dans ce contexte, ce travail de thèse a permis de mieux comprendre les voies réactionnelles importantes dans la formation du benzène et du toluène. Le chapitre I de ce mémoire présente une revue bibliographique des travaux antérieurs sur l’oxydation du méthane, de l’allène, de propyne, de 1,3-butadiène et du cyclopentène. Le chapitre II présente une description détaillée du montage expérimental utilisé durant cette étude afin d’étudier la structure de la flamme laminaire de prémélange. Les chapitres III, IV et V présentent les résultats expérimentaux obtenus en flamme laminaire de prémélange, ainsi qu’une comparaison avec des simulations effectuées à l’aide de mécanismes réactionnels élaborés durant ce travail de thèseSoots and polyaromatic hydrocarbons (PAH), which are present in the exhaust gas of diesel engines, represent a large part of the urban pollution. Many efforts have then been focused on reducing the emissions of these compounds. The formation of soot precursors and PAH in combustion involves small unsaturadted hydrocarbons the chemistry of which is still very uncertain. Allene, propyne, 1,3-butadiene and cyclopentene are intermediate products in the combustion in cars engines. This work has led to a better understanding of several important paths in the formation of benzene and toluene. The chapter I of this report presents a bibliographic review of former work on the oxidation of methane, allene, propyne, 1,3-butadiene and cyclopentene. Chapter II gives a detailed description of the experimental set up used during this work to study the structure of the premixed flat laminar flames. Chapters III, IV and V present our experimental results obtained in laminar premixed flat flames and also the comparison with simulations
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Bariki, Chaimae. "Interaction entre une flamme de prémélange et une structure tourbillonnaire." Thesis, Orléans, 2018. http://www.theses.fr/2018ORLE2067.
Full textAbstract:
Comprendre et prédire les différents mécanismes en jeu dans les flammes prémélangées turbulentes est un enjeu crucial pour le dimensionnement ou l’optimisation de nombreux systèmes de combustion. Les écoulements réactifs turbulents se caractérisent par une interaction complexe entre les mouvements hydrodynamiques, le dégagement de chaleur produit par la flamme et la turbulence. Ce défi étant extrêmement difficile à relever, l’étude préalable des interactions entre une flamme plane et une structure tourbillonnaire fournit un cadre canonique idéal pour mieux appréhender et comprendre les mécanismes physiques à l’oeuvre. Dans cette perspective, des études expérimentales ont été réalisées utilisant un brûleur à jet impactant alimenté par un prémélange (méthane/air, propane/air, hydrogène/air). Un panel de techniques expérimentales ainsi que des outils numériques ont été utilisés pour caractériser finement les interactions entre une flamme de prémélange et un vortex toroïdal. En modifiant la richesse et la composition du mélange ainsi que l’intensité du vortex, le suivi temporel de l’interaction a permis d’extraire différentes informations telles que la dynamique de la surface de flamme, de l’étirement et de la courbure du front de flamme ainsi que les vitesses de déplacement/consommation. De surcroit, la structure interne du front de flamme a été étudiée en la décomposant en une zone de préchauffage et une zone de réactionUnderstanding and predicting the different mechanisms at play in turbulent premixed flames is a tremendously difficult issue for sizing or optimizing many combustion systems. Turbulent reactive flows are characterized by a complex interaction between the fluid motion, the inherent heat generated by the flame and turbulence. This challenge being extremely difficult to meet, the study of the interactions between a flat flame and a toroidal vortex provide an ideal canonical framework to better understand the physical mechanisms at play. In this perspective, experimental studies were carried out using a stagnation burner fed by a premixed fuel and air (methane/air,propane/air, hydrogen/air). A panel of experimental techniques as well as numerical tools have been used to characterize thoroughly the flame/vortex interactions. By modifying the equivalence ratio, the mixture composition and the vortex intensity, the temporal evolution of the interaction enable the extraction of the flame surface, the flame front stretch and curvature as well as the displacement/consumption speeds. In addition, the internal flame structure is deeply investigated by decomposing the flame front into a preheat zone and a reaction zone
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Boukhalfa, Abdelkrim. "Combustion a l'etude de la structure scalaire dans les flammes turbulentes premelangees du type bunsen." Orléans, 1988. http://www.theses.fr/1988ORLE2043.
Full textAbstract:
Determination des champs moyens et fluctuant de la masse volumique, des densites de probabilite, des hauteurs de flammes, des epaisseurs apparentes, des spectres de puissance, des echelles integrales et des frequences de passage du front de flamme. Comparaison des resultats experimentaux avec les preditions de modeles theoriques
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Rocchi, Jean-Philippe. "Simulations aux grandes échelles de la phase d'allumage dans un moteur fusée cryotechnique." Phd thesis, Toulouse, INPT, 2014. http://oatao.univ-toulouse.fr/14667/1/rocchi.pdf.
Full textAbstract:
À ses débuts, la conquête spatiale a pu bénéficier des rivalités politiques de la Guerre Froide pour se développer rapidement sans réellement se soucier des efforts économiques à fournir. Aujourd’hui, de nombreux pays subissent le revers de la médaille de cette course effrénée : pour maintenir une flotte de lanceurs viable économiquement, les différentes agences spatiales doivent faire face à un dilemme opposant la minimisation des coûts de lancement à la maximisation de leur fiabilité. Dans cette logique d’optimisation, les industriels présents dans ce processus de réflexion se tournent vers la simulation numérique pour tenter d’améliorer leurs connaissances des technologies existantes, en particulier sur les zones d’ombres inaccessibles aux mesures expérimentales. Dans la lignée de plusieurs études théoriques et expérimentales, ces travaux visent à apporter un éclairage nouveau sur les phénomènes se produisant lors de l’allumage d’un moteur fusée cryotechnique. Ces recherches se tournent dans un premier temps vers l’amélioration de la modélisation de la flamme H2/O2. La validation d’une cinétique chimique réduite initialement destinée à la combustion H2/Air permet de justifier son utilisation lors de l’allumage. Puis, le développement d’un modèle de combustion turbulente pour le régime de flamme de diffusion est mené dans le but de palier aux limitations du modèle de flamme épaissie. Enfin, une analyse du cas où les régimes prémélangés et non-prémélangés sont présents tous les deux permet d’étudier un moyen simple de les distinguer même dans le cas où ils sont très proches. Dans un second temps, ces travaux se tournent vers l’étude de l’allumage dans un moteur fusée cryotechnique. Après avoir analysé de manière globale le calcul d’une séquence simplifiée, deux études plus approfondies sont menées pour investiguer, d’une part, les différents régimes de combustion, et d’autre part, les différents modes de propagation de la flamme propres à cette configuration.
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Bougrine, Sabre. "Modélisation 0D de la combustion des carburants alternatifs dans les moteurs à allumage commandé." Phd thesis, Ecole Centrale Paris, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00740654.
Full textAbstract:
Pour satisfaire les exigences environnementales et d'agrément de conduite, le moteur automobile a évolué en une vingtaine d'années en un système très complexe combinant de nombreux composants de haute technologie avec des stratégies de contrôle très élaborées. L'optimisation et le contrôle de ce système sont alors devenus de véritables challenges pour les constructeurs automobiles. Ces derniers points sont aujourd'hui d'autant plus complexes que le contexte actuel de raréfaction des ressources impose de plus en plus le couplage ou le remplacement des carburants conventionnels par des carburants alternatifs tels que l'éthanol, le gaz naturel ou encore l'hydrogène. Ces nouveaux carburants présentent, en plus de leur intérêt économique, un certain nombre de propriétés physico-chimiques favorisant un meilleur rendement du moteur ainsi que la réduction des gaz à effet de serre. L'élaboration de ces nouveaux moteurs est finalement rendue possible par l'utilisation de dispositifs physiques et numériques de plus en plus sophistiqués. Dans ce contexte, les outils de simulation système destinés aux groupes motopropulseurs se sont démocratisés et peuvent aujourd'hui être utilisés à toutes les étapes de développement des moteurs, du choix de l'architecture au développement des stratégies de contrôle et à la calibration. Cependant, l'efficacité de tels outils demande encore à être améliorée afin de fournir un haut niveau de prédictivité couplé à un temps de calcul proche du temps réel. Les travaux réalisés lors de cette thèse ont visé à contribuer au développement du modèle de combustion 0-dimensionnel CFM1D (Coherent Flame Model) afin d'améliorer la prédiction du dégagement d'énergie, des polluants et des phénomènes d'auto-inammation (AI) dans les moteurs à allumage commandé lorsque des variations de la composition du carburant sont considérées. Le formalisme CFM distingue deux zones : les gaz frais et les gaz brûlés qui sont séparés par un front de flamme et qui sont entièrement décrits par leur masse, température et composition. Dans ce formalisme, le taux de consommation des espèces est directement lié aux processus de combustion et de post-oxydation assujettis aux mécanismes de chimie et de turbulence. Dans la version initiale du CFM1D, ces mécanismes sont représentés par des approches simples pouvant souffrir d'un manque de prédictivité. Ainsi, la prédiction de la formation de polluants peut être limitée par les chimies simples ou réduites la décrivant. Ces dernières sont en effet généralement définies dans des domaines de validité restreints en température, pression et composition. De la même manière, le calcul de la vitesse de flamme laminaire, de l'étirement de la flamme ou encore des éventuels délais d'auto-inammation intervenant dans l'évaluation du dégagement d'énergie met en jeux des corrélations phénoménologiques initialement développées sur un nombre limités de points de validation. Toutes ces limitations peuvent finalement entraîner une mauvaise réaction du modèle de combustion à des variations thermodynamiques ou de compositions et ont donc nécessite un certain nombre d'améliorations présentées dans ce manuscrit. L'originalité des développements réside dans l'intégration de chimie complexe dans le modèle CFM1D en utilisant des méthodes inspirées de récents travaux de CFD (Computational Fluid Dynamics) 3D.
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Halloum, Wafaa. "Développement d’une stratégie analytique dédiée aux esters organophosphorés. Contribution à l’évaluation de l’exposition alimentaire de l’homme à ces contaminants ré-émergents via l’alimentation." Thesis, Nantes, Ecole nationale vétérinaire, 2017. http://www.theses.fr/2017ONIR092F/document.
Full textAbstract:
De récentes études ayant pointé les potentiels effets de perturbation endocrinienne d’esters organophosphorés (OPE), dont l’utilisation globale en tant que retardateurs de flamme et plastifiants est en constante augmentation, font apparaître le besoin d’une évaluation approfondie des risques. Malgré des efforts passés pour l'analyse de ces contaminants ré-émergents dans divers compartiments environnementaux abiotiques, peu d'informations sont disponibles pour le biote, en partie en raison de l'absence de stratégie analytique efficace. La thèse visait d'abord à développer une stratégie d'analyse robuste dédiée à l’analyse d’une large gamme d'OPE à l’état de traces dans le poisson et d’autres denrées alimentaires. La stratégie retenue est basée sur l'extraction liquide sélective sous pression et la chromatographie par perméation de gel. La détection a été réalisée par chromatographie en phase gazeuse couplée à la spectrométrie de masse en tandem, avec ionisation par impact électronique ou chimique à pression atmosphérique, cette dernière étant plus spécifique et innovante. Le second objectif visait à produire des données de prévalence originales et utiles à l'évaluation de l'exposition en France. Des jeux de poissons et de denrées emballées ont présenté des niveaux totaux inférieurs à 10 et jusqu'à 100 ng/g pf, respectivement. Une première exploitation des données sur poissons en termes d'évaluation quantitative de risque pour l’Homme a dévoilé des ratios de risques faibles au regard de données toxicologiques disponibles. Néanmoins, des données complémentaires sur l'exposition et la toxicologie seront indispensables pour conclure quant aux implications en santé publiqueAs recent studies highlighted that several organophosphate esters (OPEs) exhibit potential endocrine disrupting effects, in-depth risk assessment is required, when their global use as flame retardants and plasticizers is considerably increased. Despite previous efforts on the analysis and exposure assessment of these re-emerging contaminants in various abiotic environmental compartments, still limited information is available in biota samples, partly due to the lack of efficient analytical strategies. The thesis aimed first at developing a robust analytical strategy dedicated to the determination of a wide range of OPEs at trace levels in fish and other foodstuffs. The developed strategy involved selective pressurized liquid extraction with Florisil® as lipid sorbent, followed by further purification step by gel permeation chromatography. The extract analysis was then performed by gas chromatography coupled to tandem mass spectrometry fitted with electron impact or atmospheric pressure chemical ionisation mode, the latter being a more specific and innovative approach. The second aim was to apply the developed strategy to produce original occurrence data that can be useful for exposure assessment at the French level. Fish sample sets exhibited levels below 10 ng/g fw while packaged foodstuffs presented levels up to 100 ng/g fw. A first interpretation of these data in terms of dietary human quantitative risk assessment through fish consumption tended to show low risk ratios in connection with available toxicological data. However, additional exposure and toxicological data is required before any conclusions regarding public health implication can be drawn
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Xia, Meng. "Etudes expérimentales et numériques de la pyrolyse et l’oxydation du charbon pulvérisé dans les flammes étirées de méthane/oxygène/azote." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2017. http://www.theses.fr/2017SACLC060/document.
Full textAbstract:
Dans ce travail, une configuration laminaire stratifiée est utilisée afin d’étudier les caractéristiques de la pyrolyse et de l’oxydation du charbon pulvérisé dans un mélange de flux réactif à la fois dans les conditions atmosphériques conventionnelles et dans des conditions de combustion enrichie en oxygène. Deux diagnostics optiques, la spectroscopie d’émission de flamme et la mesure de l’émission spontanée sont utilisés pour caractériser la structure de la flamme. Les profiles de concentration de trois radicaux excités, OH*, CH* and C*2 sont mesurés et analysés.Des simulations 1-D utilisant la cinétique détaillée y compris des sous-mécanismes de OH*, CH* and C*2 et de combustion de charbon sont effectuées et comparées avec des données expérimentales. La comparaison qualitative a montré que la configuration numérique actuelle était appropriée pour la prédiction des émissions de OH*, CH* and C*2. Les résultats prédits par l’approche numérique diffèrent avec les modifications apportées aux sous-modèles de charbon et aux paramètres cinétiques. Le modèle de pyrolyse et les matières volatiles semblent jouer des rôles plus importantsIn the present work, a laboratory-scale laminar strained configuration is used to investigate the characteristics of pulverized coal devolatilization and oxidation in a mixture of CH4/O2/N2 reactive flow both in conventional air conditions and in oxygen-enriched combustion conditions. Two optical diagnostics, Flame Emission Spectroscopy and measurement of spontaneous emission, are employed for the characterization of flame structure. The spatial concentration evolution of three excited radicals, OH*, CH*and C*2 , are measured and analyzed.1-D simulations using detailed gas-phase kinetics including OH*, CH*, and C*2 sub-mechanisms and coal combustion submodels are performed and compared with experimental data. Qualitative comparison with experiments showed that the current numerical configuration was suitable for the prediction of OH*, CH* and C*2 emission. The predicted results differed with changes to the coal sub-models and kinetic parameters. The devolatilization model and volatile matters seem to play more important roles
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Dounia, Omar. "Numerical investigation of gas explosion phenomena in confined and obstructed channels." Phd thesis, Toulouse, INPT, 2018. http://oatao.univ-toulouse.fr/20584/1/DOUNIA_Omar.pdf.
Full textAbstract:
Mining, process and energy industries suffer from billions of dollars of worldwide losses every year due to Vapour Cloud Explosions (VCE). Moreover, explosion accidents are often tragic and lead to a high number of severe injuries and fatalities. The VCE scenario is complex and controlled by various mechanisms. The interplay among them is still not entirely understood. Understanding all these intricate processes is of vital importance and requires detailed experimental diagnostics. Coupling accurate numerical simulations to well documented experiments can allow an elaborate description of these phenomena. This thesis focuses on explosions occurring on configurations that are either semi-confined or confined. In such configurations, the explosion is generally initiated by a mild ignition and a subsonic flame front emerges from the ignition source. An important feature of self-propagating flames lies in their intrinsically unstable nature. When they propagate in an environment with high levels of confinement and congestion, which is the case in most industrial sites, a Flame Acceleration (FA) process is often observed that can give rise to very fast flames, known for their destructive potential. In some cases, the FA process can create the appropriate conditions for the initiation of detonations, which corresponds to a rapid escalation of the explosion hazard. To reproduce the confinement and congestion conditions that one can find in industrial sites, the university of Munich TUM equipped a confined chamber with a series of obstacles and analysed the influence of repeated obstructions on the propagation of hydrogen/air deflagrations. This experimental study showed a strong influence of the mixture composition on the acceleration process. A Deflagration to Detonation Transition (DDT) has also been observed for a certain range of equivalence ratio. This configuration is therefore ideal to study the mechanisms of flame acceleration as well as the intricate DDT process. A numerical study of both scenarios is performed in this thesis: -First for a lean premixed hydrogen/air mixture, a strong flame acceleration is observed experimentally without DDT. The characteristic features of the explosion are well reproduced numerically using a Large Eddy Simulation (LES) approach. The crucial importance of confinement and repeated flame-obstacle interactions in producing very fast deflagrations is highlighted. -DDT is observed experimentally for a stoichiometric hydrogen/air mixture. This thesis focuses on the instants surrounding the DDT event, using Direct Numerical Simulations (DNS). Particular attention is drawn to the impact of the chemistry modelling on the detonation scenario. The failure of preventive measures is often observed in many explosion accidents. To avoid a rapid escalation of the explosion scenario, mitigative procedures must be triggered when a gas leak or an ignition is detected. Metal salts (like potassium bicarbonate and sodium bicarbonate) have received considerable attention recently because well-controlled experiments showed their high efficiency in inhibiting fires. The last part of the thesis focused on the mechanism of flame inhibition by sodium bicarbonate particles. First, criteria based on the particle sizes are established to characterize the inhibition efficiency of the particles. Second, two dimensional numerical simulations of a planar flame propagating in a stratified layer of very fine sodium bicarbonate particles showed that under certain conditions these powders can act as combustion enhancers. These results echo a number of experimental observations on the possible counter-effects of the inhibitors.
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Talbaut, Martine. "Etude de la formation et de l'oxydation des suies dans des flammes de diffusion laminaires d'éthylène : approches expérimentale et numérique." Rouen, 1996. http://www.theses.fr/1996ROUES015.
Full textAbstract:
Le travail présenté dans ce mémoire concerne l'étude, à la fois expérimentale et numérique, des processus de formation et d'oxydation des particules de suie dans des flammes laminaires de diffusion. Les travaux expérimentaux ont été réalisés dans deux flammes de diffusion, éthylène-air et éthylène-oxygène. Afin de mieux appréhender les processus d'oxydation des suies, une analyse plus complète a été menée dans la flamme éthylène-oxygène. Les mesures ont été effectuées au moyen de différentes techniques optiques. La fraction volumique de suie, le diamètre et le nombre de particules ont été déterminés par la méthode extinction-diffusion. Les diamètres ainsi déduits ont été comparés aux valeurs obtenues par P. C. S. (spectroscopie par corrélation de photons). La température a été mesurée par pyrométrie à deux couleurs. La fluorescence induite par laser a été utilisée afin de déterminer la concentration du radical OH, ainsi que le coefficient d'extinction des suies dans l'ultraviolet. L'ensemble de ces résultats a permis une analyse des processus de formation et d'oxydation des suies ainsi que la détermination, dans la flamme suroxygénée, de l'efficacité de collision du radical OH. L'étude numérique a été menée à l'aide d'un code de calcul simulant des flammes de diffusion à contre-courant. Un mécanisme réactionnel détaillé a été utilisé pour prédire la phase gazeuse. Des modèles simplifiés de formation et d'oxydation des suies ont été implantés dans le code. Les modèles d'oxydation étudiés ont permis de mettre en évidence la prédominance du rôle du radical OH sur celui de la molécule d'oxygène lors de l'oxydation des particules de suie.
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Joyeux, Daniel. "Etudes expérimentales et numériques de la production des suies dans des flammes de diffusion turbulentes." Rouen, 1993. http://www.theses.fr/1993ROUES049.
Full textAbstract:
Ce travail concerne l'étude de la formation des suies dans les flammes d'hydrocarbure et l'influence de la turbulence sur celle-ci. Trois flammes d'éthylène, turbulentes, non prémélangées, de débit massique identique mais de vitesse débitante différente (uo=30 m/s, 6,3 m/s et 0,05 m/s) ont été étudiées expérimentalement. Les champs dynamiques ont été obtenus par anémométrie Doppler laser à deux dimensions. La construction de sondes optiques a permis la mesure instantanée et simultanée de la fraction volumique des suies et de la température. Les valeurs moyennes ont été comparées aux mesures obtenues en utilisant une méthode d'inversion optique et les valeurs fluctuantes aux mesures obtenues en utilisant une technique de corrélations de faisceaux croisés. Tous ces résultats permettent de compléter la bibliothèque de données expérimentales indispensables à la validation des modèles. La finalité de ce travail a été de créer un code de calcul permettant la simulation des flammes de diffusion turbulentes. La comparaison des modèles de formation des suies de Moss et de Lindstedt, insérés dans le code de calcul, montre que le second modèle donne un meilleur accord avec l'expérience lorsque l'on utilise une bibliothèque de relations entre la température d'équilibre et la fraction de mélange (variation de cette relation par rayonnement)
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Flack, Elizabeth F. "The differential characteristics between transformational change experiences and volitional change in recovering substance dependent individuals." View electronic thesis, 2008. http://dl.uncw.edu/etd/2008-1/flacke/elizabethflack.pdf.
Full text
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Carcillo, Magalie. "Etude des phénomènes liés à la propagation de flamme sur câble : instrumentation, formulation et modélisation." Thesis, Montpellier, 2018. http://www.theses.fr/2018MONTS132.
Full textAbstract:
Associés à un risque incendie important, les câbles électriques font l’objet d’une réglementation très stricte concernant leur réaction au feu. Des normes ont été mises en place afin d’inciter les câbliers à produire des câbles résistants au feu et dont les fumées sont peu toxiques. Les câbles électriques sont alors classés selon les Euroclasses en fonction de leurs performances lors de deux tests feu normés IEC 60332-1 (test sur câble unique) et EN 50399 (test grande échelle sur un faisceau de câbles). L’objectif de la thèse était d’analyser les principaux paramètres caractéristiques des câbles gouvernant leur classement au test grande échelle et de développer des méthodes permettant de prédire ce classement sans avoir à réaliser le test. Des corrélations ont ainsi été mises en évidence entre le test EN 50399 et les caractéristiques des câbles mais aussi entre le test EN 50399 et des tests petite échelle (test IEC 60332-1 et cône calorimètre). Au-delà des corrélations effectuées entre les tests feu, l’influence de paramètres matériau tels que l’épaisseur de gaine, la quantité de combustible interne ou la structure interne des câbles, a été étudiée pour la réaction au feu des câbles lors de ces trois essais. Comme attendu, la gaine extérieure joue un rôle majeur de protection des combustibles internes lors des premiers instants de la combustion. Cependant, l’isolant interne non ignifugé finit par se dégrader, alimenter la flamme et intensifier le dégagement de chaleur. Un modèle analytique a été optimisé lors de la thèse afin de prédire la courbe du taux de chaleur dégagée par des câbles lors d’essais au cône calorimètre à l’aide des paramètres structure câbles, configuration d’essai et irradiance. De plus, une simulation numérique d’essais au cône calorimètre a été proposée à l’aide d’une modélisation par éléments finis. Une géométrie complexe a dû être mise en place afin de prédire convenablement la courbe HRR du cône. Une méthode analytique a également été développée afin de prédire le classement feu des câbles électriques à partir des essais au cône calorimètreAssociated with a significant fire risk, electrical cables are subject to strict regulations in regard to their fire reaction. Standards were established to encourage cable manufacturers to produce fire-resistant cables with low toxic fumes. The electrical cables have to be classified according to the Euroclasses according to their performance in two standard fire tests: IEC 60332-1 (single cable test) and EN 50399 (large scale test on a cable ladder). The aims of the thesis were to analyze the main characteristic parameters of the cables governing their classification in the large scale test and to develop methods to predict this classification without having to carry out the test. Correlations were highlighted between the EN 50399 test and the characteristics of the cables but also between the EN 50399 test and small scale tests (IEC 60332-1 test and calorimeter cone). More than the correlations made between the fire tests, the influences of material parameters such as sheath thickness, the amount of isolation or the structure of the cables, were studied for the fire reaction of the cables during these three tests. As expected, the sheath plays a major role in protecting the internal fuels during the first moments of combustion. However, the non-flame retarded insulation eventually degrades, fueling the flame and intensifying the heat release rate. An analytical model was optimized during the thesis to predict the curve of the heat release rate for cables burning under the calorimeter cône, using the cable structure, test configuration and irradiance parameters. In addition, a numerical simulation of cone calorimeter tests has been proposed using finite element modeling. Complex geometry had to be implemented in order to properly predict the HRR curve of the cone. An analytical method wasn developed to predict the fire classification of electric cables from cone calorimeter results
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Neveu, Fabrice. "Mesures simultanées de la température et de la vitesse dans une flamme turbulente non prémélangée méthane-air, stabilisée par un bruleur de type Bluff-Body." Rouen, 1994. http://www.theses.fr/1994ROUES079.
Full textAbstract:
Des données expérimentales sur les grosses structures ainsi que les corrélations entre certaines grandeurs physiques, telles que la vitesse et la température, sont nécessaires à la compréhension de la flamme turbulente. Pour obtenir de tels renseignements, on utilise l'association de deux techniques qui sont l'anémométrie Doppler laser pour les mesures de vitesse et le thermocouple à fil fin compensé numériquement pour la température. De par leur façon d'acquérir les données, aléatoire pour l'une, à fréquence fixe pour l'autre, ces deux méthodes obligent un traitement spécifique des mesures lors de leur étude couplée. L'étude de la compensation de l'inertie thermique du thermocouple, à partir de la constance de temps du capteur et du signal temporel de température, a permis de dégager les points clés de la méthode et d'en donner des limites. L'utilisation de ces deux techniques dans une flamme turbulente non prémélangée méthane-air, stabilisée par écoulement derrière un obstacle a permis d'expliquer les mécanismes de réallumage de la flamme principale par transferts de gaz chauds issus de la zone de recirculation. Le caractère périodique de ces transferts a également été montré par l'étude temporelle des signaux de température.
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Vakiener, Adam R. "Preliminary investigation of flange local buckling in pultruded wide flange structural shapes." Thesis, Georgia Institute of Technology, 1990. http://hdl.handle.net/1853/19562.
Full text
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Domingues, Eric. "Mesure des concentrations de OH dans des flammes haute pression par fluorescence induite par laser (TOPLIF) et par mélange dégénéré à quatre ondes." Rouen, 1993. http://www.theses.fr/1993ROUES057.
Full textAbstract:
Deux méthodes de spectroscopie laser sont appliquées aux mesures de concentration du radical oh dans des flammes laminaires prémélangées méthane/air à haute pression (1 à 9 bars): la TOPLIF et le mélange dégénéré à quatre ondes. La TOPLIF est une méthode de fluorescence induite par laser saturée, permettant de prendre en compte les effets de bord et le taux de transferts collisionnels. Sa validité à haute pression est démontrée, et des mesures quantitatives de OH dans les flammes de 1 à 9 bars sont réalisées. Les résultats de mesure sont analysés par comparaison avec des calculs à l'équilibre chimique obtenus à l'aide du code STANJAN. Cette analyse nous permet d'admettre que la TOPLIF est une technique de mesure mature pouvant être appliquée à l'étude de milieux en combustion à pression élevée. Le mélange dégénéré à quatre ondes (DFWM) est étudié comme diagnostic optique en combustion. Nous montrons que lorsque le milieu à étudier est à forts gradients d'indices de réfraction, il est préférable d'utiliser une configuration dérivée du DFWM, ou les ondes pompes sont conjuguées de phase l'une de l'autre, par diffusion Brillouin stimulée: la double conjugaison de phase avec mélange dégénéré à quatre ondes (DPCFWM). L'analyse des résultats, comparés à des mesures par absorption laser et par TOPLIF, a montré une dépendance négligeable du DPCFWM avec le quenching
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Guo, Huimin. "Flame and acoustic waves interactions and flame control." Thesis, University of Manchester, 2011. https://www.research.manchester.ac.uk/portal/en/theses/flame-and-acoustic-waves-interactions-and-flame-control(d6306221-905e-425f-9144-d40453eabb7f).html.
Full textAbstract:
In this PhD project, the investigation of the stability of a laminar diffusion flame and the interaction of the flame with acoustic waves inside an acoustically excited cylindrical tube is presented. Interesting phenomena have been observed by studying both the infrasound and sound effect on the flame structure and dynamics.When a cylindrical tube burner is acoustically excited at one end, a standing wave will be produced along the tube burner. By applying a programming controlled signal from a signal generator, the loudspeaker generates acoustic waves with different frequencies and intensities to excite the flame, which can make the flame relatively stable or unstable, even blow out. Different methods in both frequency domain and time domain have been applied to analyze the flame stability affected by acoustic waves. Both infrasound and sound are tested in this research. Infrasound is the acoustic wave with a frequency too low to be heard by human ear covering sounds beneath the lowest limits of human hearing (20Hz) down to 0.001Hz. It is found that infrasound is able to take over buoyancy-driven flame flickering and make the flame flicker at the same frequency as the forcing infrasound. For some infrasound, half excited frequency has been detected clearly in the power spectrum of CH* chemiluminescence signals acquired by a photomultiplier. On the other hand, some higher frequency acoustic wave can have observable effect on flame flickering but the buoyancy-driven flickering is still the dominant oscillating mode; some other higher frequency acoustic wave can make the flame very stable, such as the acoustic wave at 140Hz. Image processing technique has shown that the influence of acoustic waves on the laminar diffusion flame varies spatially. It is also observed that a diffusion flame may oscillate at different frequency spatially. Taking the flame without acoustic excitation as an example, the inner most area of the flame oscillates at the typical flickering frequency, but the most outer areas of the flame oscillate at the second-harmonic of the typical flickering frequency. Finally, some control strategies are developed for the laboratory tube burner based on the gained physical insights in this research.
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Nicolau, Florentina. "Géométrie et platitude des systèmes de contrôle de poids différentiel minimal." Thesis, Rouen, INSA, 2014. http://www.theses.fr/2014ISAM0014/document.
Full textAbstract:
Premièrement, nous avons caractérisé les systèmes multi-entrées, affines par rapport aux contrôles, linéarisables dynamiquement via une pré-intégration d'un contrôle bien choisi. Ils forment une classe particulière de systèmes plats : ils ont un poids différentiel de n+m+1, où m est le nombre de contrôles et n est la dimension de l'état. Nous avons présenté des formes normales compatibles avec les sorties plates minimales et décrit toutes les sorties plates minimales. Nous avons appliqué nos résultats à plusieurs exemples. Deuxièmement, nous avons décrit les systèmes multi-entrées statiquement équivalents à une forme triangulaire compatible avec la forme multi-chaînée. Ensuite, la platitude de ces systèmes a été analysée et résolue. Nous avons discuté les singularités dans l'espace de contrôle et déterminé toutes les sorties plates. Nous avons appliqué ces résultats au système mécanique d'une pièce roulant sans glissement sur une table en mouvementFirstly, we study flatness of multi-input control-affine systems. We give a complete geometric characterization of systems that become static feedback linearizable after a one-fold prolongation of a suitably chosen control. They form a particular class of flat systems, that is of differential weight equal to n+m+l, where n is the dimension of the state-space and m is the number of controls. We illustrate our results by several examples. Secondly, we give a complete geometric characterization of systems locally static feedback equivalent to a triangular form compatible with the m-chained form. We analyze and solve their flatness. We discuss singularities and provide a system of first order PDE's to be solved in order to find all x-flat outputs. We illustrate our results by an application to a mechanical system: the coin rolling without slipping on a moving table
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Brossard, Christophe. "Contribution à l'étude de l'inhibition de la post-combustion : caractérisation aérothermochimique d'une flamme plane basse pression ensemencée en potassium." Rouen, 1995. http://www.theses.fr/1995ROUES054.
Full textAbstract:
Afin d'étudier le mécanisme d'inhibition de la combustion par le potassium, un brûleur à flamme plane prémélangée basse pression (environ 60 mbar), ensemencée en potassium, a été mis au point. Des calculs de structure de flamme ont montré que l'ajout d'une infime quantité de potasse gazeuse (fraction molaire 10 puissance-3) peut modifier considérablement les profils de température et de concentration des espèces chimiques de flammes H2/CO/CO2/Ar prémélangées. En l'absence d'additif au potassium, le profil de température a été caractérise précisément par une technique optique non-intrusive, la spectrométrie d'absorption infrarouge à diode laser accordable (S. D. L. A. ). Les profils de concentration des espèces stables ont été caractérisés par spectrométrie de masse quadripolaire. Les profils mesurés s'accordent bien aux profils calculés à partir d'un mécanisme cinétique à 34 réactions. L'ensemencement en potassium de la flamme a été réalisé par introduction, dans les gaz frais, de fines gouttelettes (diamètre moyen d'environ 10 microns), générées par atomisation ultrasonique. Les gouttelettes étaient constituées soit d'une solution aqueuse concentrée de potasse, soit d'eau pure. Les conditions optimales d'ensemencement ont été déterminées par granulométrie-vélocimétrie phase Doppler (PDPA). Cette technique a en outre permis de mesurer la variation, due à l'évaporation, de la distribution granulométrique des gouttelettes. Dans le cas de l'eau pure, les valeurs expérimentales ont été comparées aux valeurs calculées par un modèle d'évaporation, couplé au modèle de structure de flamme et tenant compte de la variation, au cours de la trajectoire de la gouttelette, des propriétés du mélange gazeux environnant. L'ordre de grandeur de la fraction molaire totale de l'élément potassium passée en phase gazeuse, estimé d'après l'analyse des données du PDPA, est extrêmement faible (10 puissance -4). Le profil de vitesse des gaz dans la flamme ensemencée, directement relié au profil de température, a également été établi à partir de la vitesse mesurée des plus fines gouttelettes (diamètre d'environ 1 micron). Malgré une dispersion non négligeable des mesures, les profils obtenus avec solution de potasse ont révélé un niveau de vitesse plus élevé que ceux obtenus avec eau pure. Cette différence, qui reste cependant à confirmer, pourrait être attribuée à l'effet chimique du potassium sur le profil de température des gaz. Néanmoins, aucun effet n'a été détecté sur les profils de concentration des espèces stables.
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Belhi, Memdouh. "Simulation numérique de l’effet de champ électrique sur la stabilité des flammes de diffusion." Thesis, Rouen, INSA, 2012. http://www.theses.fr/2012ISAM0007/document.
Full textAbstract:
L'application de champ électrique est connue pour avoir la capacité d'améliorer significativement la stabilité des flammes. A ce sujet, un modèle mathématique permettant de modéliser la combustion en présence d'un champ électrique a été développé. Les équations de l'aérothermochimie sont couplées à des équations de bilan pour les densités des espèces chargées, et une équation de Poisson pour le potentiel électrique est résolue. Une situation principale est étudiée pendant la thèse ; elle concerne la stabilisation de flammes de diffusion par application d’un champ électrique continu ou alternatif.Les résultats obtenus montrent que la présence du champ électrique améliore significativement la stabilisation de la flamme. L’ampleur de cette amélioration dépend de l’intensité et de la polarité de la tension appliquée. Si la tension appliquée est alternative, un facteur supplémentaire s’ajoute pour influencer la stabilisation ; il s’agit de la fréquence. Une interprétation des mécanismes permettant la stabilisation est proposéeThe application of electric field is known to have the ability to improve significantly the flame stability. In this regard, a mathematical approach to model combustion in the presence of an electric field was developed. The Navier-Stokes equations along with transport equations for charged species and the electric potential Poisson’s equation are solved. A main situation, that concerns the stabilization of diffusion flames by applying a direct or alternating electric field, is studied. The results show that the presence of the electric field improves the flame stabilization. The magnitude of this improvement depends on the intensity and polarity of the applied voltage. If the applied voltage is alternating, an additional factor, which is the frequency of the electric current, influences also the extent of the flame stabilization improvement. An interpretation of the stabilization mechanisms is proposed
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Lhuissier, Gavrovic Natalija. "Caractérisation de suies dans les flammes de prémélange par diffusion quasiélastique de la lumière." Rouen, 1987. http://www.theses.fr/1987ROUES020.
Full textAbstract:
L'application de la diffusion quasiélastique de la lumière a permis la caractérisation de particules de suies, générées dans des flammes CH4O2 et C2H6O2. Les hypothèses utilisées pour la modélisation des interactions lumière-particule et particule-écoulement sont mises en évidence
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Hallsteinsen, Lars Møllersen. "Romladningsdistribusjon i PEX HVDC kabelisolasjon - flate prøver og miniatyrkabel." Thesis, Norges teknisk-naturvitenskapelige universitet, Institutt for elkraftteknikk, 2012. http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:no:ntnu:diva-19030.
Full textAbstract:
Fornybar energi fra offshore vindkraft krever ny infrastruktur for sammenknytning av forbruker og produsent. Denne sammenknytningen kan gjøres ved hjelp av HVDC sjøkabler. En kabeltype som er aktuell å bruke for landføring av den produserte elektriske energien er basert på kryssbundet polyetylen. I kryssbundet polyetylen er det flere aldringsmekanismer som kan være aktive og føre til redusert levetid for kabelen. En mulig bidragsyter til økt aldring er romladninger. For å bedre kunne forutsi og forbedre levetid for kryssbundede polyetylenkabler er det av interesse å studere romladningsdistribusjonen i de.Det ble gjennomført målinger på flate prøver og miniatyrkabel. Isolasjonen i flate prøver besto av polyetylenmaterialet LE4201 med elektroder bestående av halvledermaterialet LE0550 som katode og gull som anode. Isolasjonen i miniatyrkabel besto av polyetylenmaterialet LS4201S med halvledermaterialet LE0595 som katode og anode. Isolasjonen i flate prøver var rundt 0.2 mm tykke. Isolasjonen i miniatyrkabel var 1.75 mm tykk. Det ble gjennomført tre måleserier på flate prøver med henholdsvis 15, 20 og 25 kV/mm påtrykt elektrisk feltstyrke. Det ble gjennomført to måleserier på miniatyrkabel med 20 og 25 kV/mm gjennomsnittlig påtrykt elektrisk feltstyrke. Målemetoden som ble brukt for å detektere romladningene er den ikke-destruktive PEA-målemetoden(Pulsed Electro-Acoustic method).For å oppnå elektroderespons under kalibrering var det nødvendig med høye påtrykte elektriske feltstyrker ved både flate prøver og miniatyrkabel. Den målte elektroderesponsen for flate prøver og miniatyrkabel var lav, med stor signal- til støy-ratio, noe som førte til feilberegnede kalibreringsfaktorer. Disse kalibreringsfaktorene resulterte i forvrengning i fremstilling av akkumulert romladning og feltforsterkning.newlineDet ble gjort romladningsmålinger i flate prøver og miniatyrkabel med kontinuerlig påtrykt DC-spenning av og på. Amplitudedifferanser mellom spenning av og på i akkumulert romladning ble logget som rådata gjennom PEA-måleoppsettet. Differansene tilsier at det blir gjenværende mer ladninger i LS4201S enn i LE4201 når spenningen påtrykt over isolasjonen blir slått av.Isolasjonen i miniatyrkabelen blir kort tid etter igangsetting av måleseriene mettet av romladninger. Det detekterte romladningssignalet er preget av mye støy fra akustiske refleksjoner generert i grensesjiktene halvleder-isolasjon og halvleder-detekterende elektrode.Akkumulasjon av romladning i flate prøver er et resultat av injeksjon av elektroner og hull fra elektrodene og feltassistert ionisering av restproduktene fra kryssbindingen av de.
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Ponty, Ludovic. "Application de la diffusion Rayleigh induite par laser à la caractérisation des fronts de flamme laminaire de prémélange H2/CH4/Air et H2/CO/Air." Phd thesis, Université d'Orléans, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00647320.
Full textAbstract:
Ce travail de Thèse est consacré à la caractérisation de la structure thermique des fronts de flammelaminaire de prémélange H2/CH4/Air et H2/CO/Air pauvres. L'étude a été réalisée sur un brûleur à jets opposés, permettant de stabiliser des flammes planes stationnaires, dans des conditions quasi-adiabatiques, pour différentes conditions d'étirement. Un diagnostic de Vélocimétrie par Imagerie de Particule (PIV) et un diagnostic bidimensionnel de diffusion Rayleigh induite par laser ont été utilisés successivement pour étudier l'influence de la richesse, de la concentration en hydrogène dans le combustible et de l'étirement sur le profil de température normal au front de flamme. Trois grandeurs fondamentales ont été étudiées : la température des gaz brûlés, le gradient maximum de température et l'épaisseur de flamme au sens de Spalding. Une attention particulière a été portée à l'interprétation du signal Rayleigh. Ce dernier dépendant notamment de la composition du gaz qui évolue à travers le front de flamme. Dans ce travaille de thèse, cette évolution a été évaluée numériquement (simulations 1D : CANTERA et OPPDIF) puis prise en compte pour améliorer le traitement des données expérimentales. Les résultats expérimentaux couvrent une gamme de richesses s'étalant pour H2/CH4/Air et H2/CO/Air, respectivement de 0.6 à 0.8 et de 0.4 à 0.6. Les concentrations en hydrogène dans le combustible s'étalent respectivement de 0 à 50% et de 10 à 50%. Une comparaison systématique a été faite avec les résultats de simulation numérique 1D (OPPDIF).
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Aguerre, Frédéric. "Etude expérimentale et numérique des flammes laminaires étirées stationnaires et instationnaires." Châtenay-Malabry, Ecole centrale de Paris, 1994. http://www.theses.fr/1994ECAP0385.
Full textAbstract:
Ce document présente l'étude de la structure des flammes laminaires étirées non prémélangées en régime stationnaire et en régime instationnaire. La démarche adoptée est de confronter les résultats d'expériences réalisées sur un bruleur laminaire à ceux obtenus par le calcul. Dans une première partie, la flamme stationnaire est analysée grâce à différents outils. Des simulations numériques sont menées dans une approximation monodimensionnelle. D'autre part, des mesures par diagnostic optique (diffusion Rayleigh, DRASC, PLIF, LVD) sont effectuées dans un brûleur en configuration stationnaire. Les résultats de ces mesures sont comparés a ceux des simulations numériques et permettent de valider le modèle de cinétique chimique utilisé. Dans la seconde partie de l'étude, la flamme est soumise à des perturbations instationnaires: variation temporelle du taux d'étirement et interaction flamme-tourbillon. Une première modification du montage expérimental permet d'introduire une variation sinusoïdale des vitesses d'injection. Les expériences réalisées utilisent l'émission spontanée du radical oh et la vélocimétrie laser résolue dans le temps. Les résultats confirment les tendances obtenues par les simulations numériques monodimensionnelles. Une modification supplémentaire du dispositif expérimental est réalisée afin de permettre l'envoi vers la zone de réaction d'un tourbillon torique. Les premières expériences, visualisation par tomographie laser et mesures des vitesses axiales, sont décrites. Différents régimes d'interaction sont mis en évidence. Les perspectives de développement sont évoquées.
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Varea, Emilien. "Experimental analysis of laminar spherically expanding flames." Phd thesis, INSA de Rouen, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00800616.
Full textAbstract:
Laminar burning velocity is very useful for both combustion modeling and kinetic scheme validationand improvement. Accurate experimental data are needed. To achieve this, the spherical flame method was chosen. However various expression for burning velocity from the spherically expanding flame can be found. A theorical review details all the expressions and models for the burning veolcity and shows how they can be obtained experimentally. These models were comparated considering basic fuels - various Lewis numbers. As a result, it is shown that the pure kinematic measurement method is the only one thet does not introduce any assumptions. This kinematic measurement had needed the development and validation of an original post-processing tool. Following the theorical review, a parametric experimental study is presented. The new technique is extended to extract burning velocity and Markstein length relative to the fresh gas for pure ethanol, isooctane and blended fuels at high pressure.
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Menard, Raphaël. "Synthèse de retardateurs de flamme phosphorés biosourcés pour résines époxy Synthesis of biobased phosphate flame retardants Synthesis of biobased phosphorus-containing flame retardants for epoxy thermosets Comparison of additive and reactive approaches From bio-based phosphorus-containing epoxy monomer to fully bio-based flame-retarded thermosets Synthesis of new flame-retardants by radical chain transfer copolymerization of glycidyl methacrylate and dimethoxy-phosphorylmethyl methacrylate." Thesis, Montpellier, Ecole nationale supérieure de chimie, 2015. http://www.theses.fr/2015ENCM0013.
Full textAbstract:
La toxicité avérée et le caractère bio-accumulatif des retardateurs de flamme halogénés usuels (PBDE) ont entrainé la mise en place de restrictions d'usage au sein de l'union européenne (REACH). Les retardateurs de flamme phosphorés (RFP) se sont imposés comme alternatives aux solutions halogénées pour leur moindre toxicité et leurs propriétés ignifugeantes adaptées à la composition chimique des résines époxy. Avec l'essor des résines époxy biosourcées, la dépendance aux ressources fossiles pour la synthèse des additifs en tout genre qui entre dans leur composition est devenue problématique. Ainsi, ces travaux s'inscrivent dans une dynamique de développement durable à travers la valorisation d'un composé biosourcé représentatif des structures phénoliques disponibles: le phloroglucinol. La fonctionnalisation directe du phloroglucinol par des groupements phosphates a permis de réaliser une première série d'additifs RFP biosourcés présentant une action ignifugeante prononcée en phase condensée qui réduit le pouvoir calorifique des matériaux ignifugés. A l'échelle macroscopique, une forte intumescence entraîne une décomposition partielle du matériau ignifugé par effet barrière du résidu formé. Cependant, ces additifs réduisent fortement les températures de transitions vitreuse et mécanique par plastification du réseau thermodurcissable. La fonctionnalisation en deux étapes du phloroglucinol a conduit à deux RFP biosourcés additif (P3SP) et réactif (P2EP1SP) de structures comparables. Nous avons ainsi pu mettre en évidence l'intérêt de l'approche réactive qui, en plus de garantir la durabilité des propriétés des matériaux ignifugés, permet une meilleure action en phase condensée qui entraîne une plus forte intumescence. L'approche réactive semblant plus performante, nous avons poursuivi avec la synthèse d'un dernier RFP biosourcé réactif (P2EP1P) dont la structure a été adaptée pour réduire l'effet plastifiant du groupement phosphoré. Enfin, l'étude de différents matériaux 100 % biosourcés contenant le RFP P2EP1P a montré que les inconvénients de l'approche réactive dus à la faible fonctionnalité du RFP réactif peuvent en partie être compensés par l'incorporation d'un co-précurseur époxy de haute fonctionnalité ou d'un agent de réticulation biosourcé aromatiqueThe toxicity and the bioaccumumulative character of the usual halogenated flame retardants(RFX) lead to uses restrictions of the main FRX (PBDE) in the EU as REACH. The phosphorus-containing flame retardants (FRP) are suitable for the epoxy thermoset because of their action on the hydroxyl groups. Moreover, the FRP are less toxic than the FRX. With the rise of the biobased epoxy thermosets, the dependence on fossil fuels for the additives synthesis has become problematic. Thus, these works are designed in a sustainable development approach through the valorization of a biobased compound which is representative of the biobased phenolic structures. The directe functionalization of the phloroglucinol with phosphate functions has achieved a first generation of biobased additives FRP which exhibit a significant action in the condensed phase and reduce the heat released during the thermal degradation of the fire retarded thermosets. This effect results in a strong intumescence at macroscopic scale and the expanded residue acts as a barrier and leads to a partial degradation of the thermoset. However, these additives plasticize the thermoset network and reduce the glass and the mechanical transition temperatures. A two-steps functionalization of the phloroglucinol leads to two new biobased FRP, an additive (P3SP) and a reactive (P2EP1SP), with similar chemical structures. We were able to highlight the benefit of the reactive approach which favors the condensed phase action and the intumescence. Moreover, the reactive approach ensures the durability of the flame retarded thermoset properties. Since the reactive approach seems more efficient than the additive one, an other reactive FRP was synthesized, whose the structure was optimized to reduce the plasticizing effect of the phosphorus-containing group. Finally, the study of different 100% biobased phosphorus-containing thermosets highlighted that the disadvantages of the reactive approach may be balanced by the incorporation of a high functionality epoxy precursor or an aromatic curing agent
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Roche, Bruno. "Prédiction numérique des écoulements turbulents réactifs : Flamme turbulente oblique prémélangée et interaction flamme/tourbillons." Ecully, Ecole centrale de Lyon, 1995. http://www.theses.fr/1995ECDL0028.
Full textAbstract:
La comprehension et la modelisation des phenomenes physiques intervenant dans la combustion turbulente sont primordiaux pour l'etude et l'optimisation des dispositifs industriels tels que les moteurs a allumage commande ou les bruleurs. La complexite du probleme est liee a l'interaction entre les phenomenes thermo-chimiques, caracterisant un front de flamme, et les echelles du spectre continu de la turbulence. Le probleme peut etre simplifie si l'on discretise le spectre de la turbulence en assimilant chaque echelle turbulente a un tourbillon. Les travaux que nous avons realises dans le cadre de cette etude, s'articulent autour de deux axes: la prediction d'une flamme turbulente premelangee et la simulation de l'interaction entre un front de flamme oblique premelangee et une allee tourbillonnaire de von karman. Le premier point est aborde par une simulation de reference en ecoulement laminaire. Puis la flamme oblique turbulente premelangee est etudiee. Deux premelanges, air-hydrogene et air-methane, permettent de traiter le probleme de l'influence du nombre de lewis sur la structure de ces flammes. Dans une deuxieme partie, on s'interesse a l'interaction entre une flamme oblique laminaire de premelange air-hydrogene et une allee tourbillonnaire de von karman. La prediction de cette configuration met en evidence l'influence des tourbillons sur le plissement et l'extinction du front de flamme. Pour chacune de ces etapes, la comparaison entre les predictions numeriques et des donnees experimentales est realisee. Elle nous permet d'analyser les performances des modelisations et elle apporte des informations complementaires sur les phenomenes etudiesThe analysis and modelisation of the turbulent combustion is an important step for the study and simulation of industrial devices such as reciprocating engines of burners. The problem complexity is linked to the interaction between the thermo-chemical phenomena of the flame front and the scales of the turbulence spectrum. This problem can be simplified if we discretize the turbulence spectrum by treating each turbulent scale as a vortex. Our work in this domain follows two main axis : the prediction of a turbulent flame front and the simulation between an oblique flame front and a von Karman vortex street. The first part starts with the simulation of a laminar reference case. Then, the turbulent premixed oblique flame front is studied. The problem of the Lewis number influence on the flame structure is treated using two cases of mixing, hydrogen-air and methane-air. In a second part, we study the interaction between laminar premixed hydrogen-air oblique flame front and a von Karman vortex street. The prediction of this phenomenon show the vortex influence on the wrinkling and the extinction of the flame front. For each step, the comparison between numerical predictions and experimental data is realized. It allows us to analyze the performance of the modelisations and gives complementary data on the studied phenomena
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Sufran, Mansor. "COMPARISON OF STRENGTH, DUCTILITY AND STIFFNESS OF FREE FLANGE AND WELDED FLANGE PLATE CONNECTION." OpenSIUC, 2019. https://opensiuc.lib.siu.edu/theses/2632.
Full textAbstract:
Steel structures have been in use in high-rise structures since its more economical as compared to the use of concrete. The steel frames constructed fall under ordinary moment-resisting structures or special moment-resisting structures. Since the occurrence of Northridge earthquake in 1994 and Kobe earthquake in 1995, a lot of research has been done on causes of structural failure as well as remedies to the faults previously present in the building before the occurrence of the earthquake.
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Hadef, Redjein. "Mesure du nombre de markstein pour une flamme de premelange plissee." Aix-Marseille 1, 1987. http://www.theses.fr/1987AIX11127.
Full textAbstract:
Etude de proprietes physico-chimiques d'une flamme plissee de propane, intrinsequement stable et se propageant librement vers le bas. Mesure de la vitesse de l'ecoulement en amont de la flammme et dans son voisinage, de l'amplitude et du rayon de courbure du front a l'aide de diagnostics optiques non intrusifs (anemometrie et tomographie laser, traitement de cliches photographiques)
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Mével, Rémy. "Etude de mécanismes cinétiques et des propriétés explosives des systèmes hydrogène-protoxyde d'azote et silane-protoxyde d'azote : application à la sécurité industrielle." Phd thesis, Université d'Orléans, 2009. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00517364.
Full textAbstract:
La présente étude s'inscrit dans le cadre d'une évaluation des risques liés d'une part au stockage des déchets nucléaires et d'autre part à la production des semi-conducteurs. L'ojectif est d'obtenir des paramètres fondamentaux sur les propriétés explosives des mélanges hydrogène-protoxyde d'azote et silane-protoxyde d'azote. Pour le système hydrogène-protoxyde d'azote, les temps caractéristiques de réaction derrière une onde de choc réfléchie, les vitesses fondamentales de flamme et les largeurs des cellules de détonation ont été mesurées expérimentalement sur une large gamme de composition et de condition. Un mécanisme cinétique détaillé a été développé et validé sur les données de la présente étude et de la littérature. Des mécanismes cinétiques réduits ont été obtenus par une méthode de réduction automatique et inclus dans un code de simulation numérique bi-dimensionnelle d'onde de détonation. Pour le système silane-protoxyde d'azote, l'évolution temporelle des atomes d'oxygène derrière une onde de choc réfléchie et les vitesses fondamentales de flammes ont été étudiées expérimentalement. Une étude préliminaire d'analyse des produits solides de combustion formés en bombe sphérique a également été réalisée. Un mécanisme cinétique réduit de la littérature a été modifié afin de reproduire les profils des atomes d'oxygène.
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Obounou, Marcel. "Modélisation de la combustion turbulente non prémélangée avec prise en compte d'une cinétique chimique complexe." Rouen, 1994. http://www.theses.fr/1994ROUE5011.
Full textAbstract:
Après une étude bibliographique des principaux mécanismes cinétiques globaux de la combustion du méthane, une description des modèles de combustion turbulente pour les flammes de diffusion est faite. Une amélioration du modèle lagrangien de combustion turbulente M. I. L. Est proposée à travers un calcul de délais d'ignition. Ce calcul utilise un mécanisme global de six réactions à dix espèces. Une bibliothèque de délais d'ignition est donc établie pour être utilisée dans le code de calcul Cora. Ce code utilise une méthode numérique de type différences-finies. Par ailleurs, un modèle k- standard permet de calculer les évolutions des variables dynamiques. La validation du modèle M. I. L. Avec la prise en compte d'une bibliothèque de délais d'ignition, a été faite sur une expérience de flammes de diffusion turbulente, qui présentent des zones d'extinction partielles et des zones de réallumage. Un bon accord est observé entre les calculs et les mesures des vitesses longitudinales et de l'énergie cinétique de turbulence. Le modèle k- reproduit relativement bien le champ turbulent. Les zones d'extinctions partielles et de réallumages sont retrouvées par les calculs. Tous ces résultats de calculs tendent à montrer que le modèle M. I. L. , doté d'une bibliothèque de délais d'ignition est capable de simuler de manière satisfaisante, le couplage entre la turbulence et la chimie dans les flammes turbulentes non prémélangées
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Mantel, Thierry. "Contribution à la modélisation de la combustion dans les moteurs à allumage commandé avec prise en compte de la phase d'allumage." Rouen, 1993. http://www.theses.fr/1993ROUES010.
Full textAbstract:
La première partie de ce travail présente un nouveau modèle permettant de décrire la propagation de flammes turbulentes prémélangées. L'approche retenue consiste à calculer le taux de dissipation des fluctuations d'un scalaire (concentration, température) par une équation de transport. On montre que les effets d'étirement à petite échelle et de courbure locale du champ de concentration sont des phénomènes prédominants. Dans le régime des flammelettes, le modèle permet d'aboutir à une équation de transport pour la densité de surface de flamme et a une nouvelle formulation du modèle Eddy Break-up. Une révision de la modélisation du flux de diffusion turbulente pour le scalaire a également été proposée. La donnée d'une fonction densité de probabilité (pdf) au moment de l'allumage nous a permis de représenter de manière satisfaisante l'initiation de la combustion. Les comparaisons aux résultats expérimentaux issus de configurations différentes ont permis de vérifier la réponse du modèle aux caractéristiques de la turbulence et à la composition du mélange. On en déduit les renseignements concernant l'évolution du nombre de Schmidt ainsi que l'échelle de temps caractéristique des fluctuations du scalaire au sein de la flamme. La seconde partie concerne l'allumage dans les moteurs à essence et une application du modèle à un cas concret. L'initiation provoquée par une bougie conventionnelle soumise à un champ aérodynamique donné a été simulée numériquement. Ces calculs ainsi que des mesures expérimentales ont montré des positions optimales de la bougie par rapport à l'écoulement permettant un meilleur début de combustion en mélange pauvre
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Lecordier, Bertrand. "Etude de l'interaction de la propagation d'une flamme prémélangée avec le champ aérodynamique, par association de la tomographie laser et de la vélocimétrie par images de particules." Rouen, 1997. http://www.theses.fr/1997ROUES060.
Full textAbstract:
Ce travail expérimental a pour but de caractériser les interactions entre la propagation d'une flamme prémélangée propane-air avec un champ aérodynamique. Cette étude a été menée dans une chambre de combustion destinée à reproduire d'une façon simplifiée les conditions aérodynamiques rencontrées dans un moteur à allumage commandé. Les flammes sont allumées par une étincelle au centre de la chambre dans une turbulence en régime de décroissance. La première partie de ce travail a été consacrée au développement de la tomographie rapide et de la vélocimétrie par images de particules. L'association de ces deux diagnostics offre un accès simultané à l'évolution temporelle de la position des zones de réaction et des champs aérodynamiques dans les gaz frais au cours de la propagation des flammes. Une amélioration des mesures de vitesse a été développée en introduisant une approche originale de traitement des images de particules. Des validations de cette approche ont été réalisées à partir d'image de particules synthétiques. L'analyse et l'interprétation des résultats expérimentaux obtenus dans la chambre de combustion constituent la seconde partie de ce travail. Les propriétés aérodynamiques de l'écoulement à froid ont été caractérisées à partir de champs de vitesse instantanés mesurés à différents instants dans la décroissance de la turbulence. Le filtrage spatial des champs de vitesse a mis en évidence la difficulté de définir les propriétés de la turbulence dans les écoulements fortement instationnaires et le rôle prépondérant joué par les grosses structures de l'écoulement dans les phénomènes de dispersion cyclique des mesures de l'énergie de la turbulence. Dans la même chambre, une étude des flammes sphériques laminaires a permis de mesurer l'influence de l'étirement des zones de réaction sur les vitesses de combustion laminaire et d'en déduire des paramètres caractéristiques de ces interactions comme par exemple les longueurs de Markstein. Des mesures quantitatives des grandeurs caractéristiques des interactions entre la chimie et l'aérodynamique ont été obtenues pour la propagation de flammes turbulentes. Une analyse détaillée des propriétés géométriques des zones de réaction comme la courbure et le plissement et de leur évolution au cours de la propagation ont montré la persistance de larges structures sur les fronts de flamme. Enfin, des développements et des analyses spécifiques de la vélocimétrie par images de particules pour l'étude des flammes ont été proposés afin d'améliorer notre compréhension de l'influence de la propagation sur le champ aérodynamique devant la flamme.
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Glibo, Adnan. "Flatness calculation of metal stream." Thesis, Linköpings universitet, Institutionen för teknik och naturvetenskap, 2007. http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:liu:diva-96189.
Full textAbstract:
This thesis project comprises a review of documentation/programmer code, and the creation of the algorithm for calculation of the flatness. The old program "PLANHETSMÄTNING 839:2" is written in DOS. The algorithm has now been applied in LabVIEW and the performance has been compared with the old program. In this thesis project I have examined the definition for the available flatness calculation program. Flatness is defined as the space between maximum and minimum value at the flatness curve. To get the maximum and minimum value, you must calculate, evaluate and adjust the collected data. This is done with "PLANHETSMÄTNING 839:2". The restriction in the old DOS-program was the number of samples and the max breadth. The max number of sample was 2 600 and the maximum breadth at stream was 260 mm. The measurement is now done with an inductive sensor, which gives an optimal linearity, high resolution and accuracy. The analogue exit from the inductive sensor A/D-transforms with a collector card. In the new program "PLANHETSMÄTNING 839", already existing functions are used. These functions convert volt to mm, calculate the maximum and minimum value on the plot curve, and work on already collected data. These functions are adjusted, depending on how you want them to work. There are some restrictions in the thesis project. One is that the saved measure files are not processed, and that the inductive sensors only manage very careful measurements on flatness, at the intervals of 0-1 mm. The movement stretch, which the inductive sensor does during the measurement, is limited to 350 mm, which means that the max breadth on strip bit can not exceed 350 mm. The performance was compared by measuring a calibrated strip bit with both programs, but where the flatness was compared. Approximately 40 measurements were done on the calibrated bit, and the flatness was calculated. The arrow peak with the old program was calculated to 0,07+/- 0,01 mm compared to 0,06 + 0,01 and 0,06 – 0,00 mm, which was calculated with measurements from the new program. The flatness measured with the new program lies within the intervals.Vid ståltillverkning har ytornas planhet stort kommersiellt intresse. I examensarbetet beskrivs en mätapparat för mätning av stål ytans planhet vid AB Sandvik Materials Technology i Sandviken. Examensarbetet omfattar genomgång av gammal programkod/dokumentation och framtagning av en algoritm för beräkning av planhet. Det äldre programmet ”PLANHETSMÄTNING 839:2” är skrivet i DOS. Algoritmen har nu implementerats i LabVIEW för ett nytt mätsystem och jag har jämfört hur det nya mätsystemet mäter planhet relativt det äldre DOS baserande mätsystemet. I detta examensarbete har jag undersökt hur definitionen för planhet ser ut i ett befintligt planhetsberäkningsprogram. Planhet beräknas som avståndet mellan max- och minvärde på en planhets kurva. För att kunna få ut max- och minvärde behöver man beräkna, utvärdera och justera insamlade data. Detta görs med programmet ”PLANHETSMÄTNING 839:2”. De begränsningar som finns i DOS-programmet är antal sampel och maximal bredd på bandet. Maximalt antal sampel är 2 600 och maximal bredd på bandet är 260 mm. I det nya mätsystemet sker mätningen med en induktivgivare som ger en god linjäritet, har hög upplösning och precision. Den analoga utgången från givaren A/D-omvandlas av ett insamlingskort. Insamlade data justeras, utvärderas, beräknas och plottas med ett LabVIEW program. I det nya programmet ”PLANHETSMÄTNING 839” används färdiga funktioner och dessa funktioner är omvandling från volt till mm, bestämning av max- och minvärdet på kurvan och bearbetning av insamlad data så som filtrering mm. I dessa färdiga funktioner görs inställningarna beroende på hur man vill att funktionen ska arbeta. De begränsningar som finns i examensarbete är att det inte görs någon filhantering av de sparade mätfiler och att induktivgivaren endast klarar av noggrann mätning av planhet i intervallet 0-1 mm. Rörelsesträckan som givaren gör under mätningen är begränsad till 350 mm vilket innebär att maxbredden på bandbiten inte kan överstiga 350 mm. Prestandan jämfördes genom att mäta en kalibrerad bandbit med både det äldre och det nya mätsystemet och där planheten jämfördes. Ca 40 mätningar gjordes på den kalibrerade bandbiten och planheten beräknades. Planheten med det äldre programmet beräknades till 0,07± 0,01 mm medan planheten i det nya programmet beräknades till 0,06 + 0,01 och 0,06 – 0,00 mm.
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Rochette, Bastien. "Modeling and simulation of two-phase flow turbulent combustion in aeronautical engines." Thesis, Toulouse, INPT, 2019. http://www.theses.fr/2019INPT0059.
Full textAbstract:
De nos jours, plus de 80% de l'énergie consommée sur Terre provient de la combustion de combustibles fossiles. Des solutions alternatives à la combustion sont en cours de développement mais les contraintes spécifiques liées au transport aérien ne permettent pas actuellement d'alimenter des moteurs sans introduire de rupture technologique. Ces résultats expliquent les activités de recherche visant à améliorer les connaissances et le contrôle des processus de combustion afin de concevoir des moteurs aéronautiques plus propres et plus efficaces. Dans ce cadre, les Simulations aux Grandes Echelles ("Large Eddy Simulation" LES) sont devenues un outil puissant pour mieux comprendre les processus de combustion et les émissions de polluants. Cette thèse s'inscrit dans ce contexte et se focalise sur les modèles et stratégies de calcul afin de simuler avec plus de précision les écoulements réactifs turbulents gazeux et diphasiques dans la chambre de combustion des moteurs aéronautiques. Tout d'abord, une méthode générique et automatique pour la détection et l'épaississement du front de flamme a été développée pour le modèle TFLES, et validée pour plusieurs configurations académiques de complexité croissante. Cette approche générique est ensuite évaluée dans une simulation LES d'un brûleur de laboratoire et comparée à la méthode d'épaississement classique. Les résultats montrent un épaississement plus précis dans les régions post-flammes. Dans un second temps, à partir de l'analyse de flammes laminaires 1D diphasiques homogènes où la phase dispersée a une vitesse relative comparée à la phase porteuse, deux formulations analytiques pour la vitesse de propagation de ces flammes ont été proposées et validées. La concordance entre les vitesses de flammes mesurées et estimées démontre que le modèle et ses paramètres prennent correctement en compte les principaux mécanismes physiques contrôlant ces flammes diphasiques. Enfin, les modèles TFLES les plus récents ont été testés sur des configurations de flamme turbulente gazeuse/diphasique complexes. Les avantages et les inconvénients de ces modèles ont été étudiés afin de contribuer à la compréhension des mécanismes liés à la combustion turbulente et de proposer une stratégie de modélisation par LES pour améliorer la fidélité des simulations réactivesNowadays, more than 80% of the energy consumed on Earth is produced by burning fossil fuels. Alternative solutions to combustion are being developed but the specific constraints related to air transport do not make it possible to currently power engines without introducing a technological breakthrough. These findings explain the research activity to improve the knowledge and the control of combustion processes to design cleaner, and more efficient aeronautical engines. In this framework, Large Eddy Simulations (LES) have become a powerful tool to better understand combustion processes and pollutant emissions. This PhD thesis is part of this context and focuses on the models and numerical strategies to simulate with more accuracy turbulent gaseous and two-phase reacting flows in the combustion chamber of aeronautical engines. First, a generic and self-adapting method for flame front detection and thickening has been developed for the TFLES model, and validated on several academic configurations of increasing complexity. This generic approach is then evaluated in the LES of a laboratory-scale burner and compared to the classical thickening method. Results show a more accurate thickening in post-flame regions. Second, from the analysis of 1-D homogeneous laminar spray flames where the dispersed phase has a relative velocity compared to the carrier phase, two analytical formulations for the spray flame propagation speed have been proposed and validated. The agreement between the overall trend of both the measured/estimated spray flame speeds demonstrates that the model and its parameters correctly take into account the main physical mechanisms controlling laminar spray flames. Finally, the state-of-the-art TFLES models were tested on complex turbulent gaseous and two-phase reacting configurations. The pros and cons of these models were investigated to contribute to the understanding of the mechanisms related to turbulent combustion, and to propose a LES modeling strategy to improve the fidelity of reactive simulations
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Jaafar, Nisrine. "The blue flame and the red flame : love and eroticism." Thesis, National Library of Canada = Bibliothèque nationale du Canada, 2001. http://www.collectionscanada.ca/obj/s4/f2/dsk3/ftp04/MQ64032.pdf.
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