Soutenance de thèse blog
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Alexis MATYNIAAlexis MATYNIA
Soutenance de ThèseSoutenance de Thèse
mercredi 6 avril 2011mercredi 6 avril 2011
Développement d'un dispositif expérimental pour Développement d'un dispositif expérimental pour
l'analyse de la structure de flammes de l'analyse de la structure de flammes de
prémélanges à haute pression par diagnostic laser : prémélanges à haute pression par diagnostic laser :
Application aux flammes méthane/air et biogaz/airApplication aux flammes méthane/air et biogaz/air
1
Directeur de thèse : Dr. Philippe DAGAUT Co-encadrants : Dr. Laure PILLIER
Dr. Mahmoud IDIR
ContexteContexte
Pénurie des énergiesfossiles
Réchauffement climatique
Développement de sources d'énergie alternatives
Amélioration des systèmes de combustion
Meilleure compréhension des processus de la
combustion
Biomasse (Bois Energie ; Biocarburants ; Biogaz)
Problématique Climat/Energie
2
ContexteContexte
3
Domaines d'application de la combustion du méthane et du biogaz
Applications domestiques- cuisine - chauffage
Carburant pour véhicules
Production d'électricité
Autres
Biogaz / Gaz naturel
≈ 90% CH4
+ C2H6 + C3H8
60% CH4
40% CO2
ContexteContexte
4
Domaines d'application de la combustion du méthane et du biogaz
Applications domestiques- cuisine - chauffage
Carburant pour véhicules
Production d'électricité
Autres Un grand nombre de systèmes de production d'énergie fonctionnent à haute pression
Biogaz / Gaz naturel
≈ 90% CH4
+ C2H6 + C3H8
60% CH4
40% CO2
ContexteContexte
- la cinétique de combustion (réactions pseudo-unimol éculaires / trimoléculaires)La pression exerce une influence sur la combustion dans plusieurs domaines, tels que :
A + M P + M A + B + M AB + M
5
Influence de la pression sur la combustion
k∞
k0
fall-off
Pression, P
Co
nst
an
te d
e v
ite
sse
, k
1
- l'épaisseur de flamme- la stabilité
ContexteContexte
Influence de la pression sur la combustion
La pression exerce une influence sur la combustion dans plusieurs domaines, tels que : - la cinétique de combustion (réaction pseudo-unimoléculaires / trimoléculaires)- l'épaisseur de flamme- la stabilité
Basse pression Haute pression
Lorsque la pression augmente : ⇒ Front de flamme plus fin et plus proche du brûleur
6
ContexteContexte
Influence de la pression sur la combustion
La pression exerce une influence sur la combustion dans plusieurs domaines, tels que : - la cinétique de combustion (réaction pseudo-unimoléculaires / trimoléculaires)- l'épaisseur de flamme- la stabilité
Basse pression Haute pression
7
ContexteContexte
8
Instabilités thermo-diffusives Instabilités hydrodynamiques
Concernent les flammes non équidiffusives Liées aux gradients de densité au travers de la flamme
Law (2006)
Influence de la pression sur la combustion
La pression exerce une influence sur la combustion dans plusieurs domaines, tels que : - la cinétique de combustion (réaction pseudo-unimoléculaires / trimoléculaires)- l'épaisseur de flamme- la stabilité
Boyer (2006)
ContexteContexte
9
A haute pression
Brûleurs à flamme plate Brûleurs à contre-courants
Bibliographie sur les études de structure de flamme s à haute pression
Front de flamme très proche du brûleurFront de flamme très fin
Desgroux et al. (1992)
Domingues et al. (1993)
Arnold et al. (1997)
Thomsen et al. (1999)
(…)
Sun et al.(1996)
Thomsen et al. (1999)
Attal-Trétout et al. (1990)
ContexteContexte
10
A haute pression
Brûleurs à flamme plate Brûleurs à contre-courants
Bibliographie sur les études de structure de flamme s à haute pression
Front de flamme très proche du brûleurFront de flamme très fin
Diagnostics optiques
Desgroux et al. (1992)
Domingues et al. (1993)
Arnold et al. (1997)
Thomsen et al. (1999)
(…)
Sun et al.(1996)
Thomsen et al. (1999)
Attal-Trétout et al. (1990)
ContexteContexte
11
A haute pression
Brûleurs à flamme plate Brûleurs à contre-courants
Bibliographie sur les études de structure de flamme s à haute pression
Front de flamme très proche du brûleur
Brûleurs à contre-courants
Front de flamme très fin
Diagnostics optiques
Desgroux et al. (1992)
Domingues et al. (1993)
Arnold et al. (1997)
Thomsen et al. (1999)
(…)
Sun et al.(1996)
Thomsen et al. (1999)
Attal-Trétout et al. (1990)
ContexteContexte
Démarche de la thèse
12
Constat Très peu d'études de structure de flammes à haute pressionManque de données pour le développement et la validation des mécanismes cinétiques à haute pression (P>1bar)
ContexteContexte
Démarche de la thèse
13
Constat Très peu d'études de structure de flammes à haute pressionManque de données pour le développement et la validation des mécanismes cinétiques à haute pression (P>1bar)
Développer et valider un nouveau dispositif expérim ental pour la mesure de la structure de flammes à des pressions supérieures où égales à la pression atmosphérique
Objectif
ContexteContexte
Démarche de la thèse
14
Dispositif - Brûleurs à contre-courants- Enceinte haute pression- Diagnostics optiques
Constat Très peu d'études de structure de flammes à haute pressionManque de données pour le développement et la validation des mécanismes cinétiques à haute pression (P>1bar)
Développer et valider un nouveau dispositif expérim ental pour la mesure de la structure de flammes à des pressions supérieures où égales à la pression atmosphérique
Objectif
ContexteContexte
Démarche de la thèse
15
Dispositif - Brûleurs à contre-courants- Enceinte haute pression- Diagnostics optiques
Approche Mesures quantitatives de profils de OH par Fluorescence Induite par Laser / absorption laser / Fluorescence Induite par Plan Laser (PLIF)
Constat Très peu d'études de structure de flammes à haute pressionManque de données pour le développement et la validation des mécanismes cinétiques à haute pression (P>1bar)
Développer et valider un nouveau dispositif expérim ental pour la mesure de la structure de flammes à des pressions supérieures où égales à la pression atmosphérique
Objectif
Radical OH
Espèce centrale dans la chimie de combustion des hydrocarbures
Base de données spectroscopiques disponible dans la littérature
ContexteContexte
Démarche de la thèse
16
Dispositif - Brûleurs à contre-courants- Enceinte haute pression- Diagnostics optiques
Approche Mesures quantitatives de profils de OH par Fluorescence Induite par Laser / absorption laser / Fluorescence Induite par Plan Laser (PLIF)
Constat Très peu d'études de structure de flammes à haute pressionManque de données pour le développement et la validation des mécanismes cinétiques à haute pression (P>1bar)
Développer et valider un nouveau dispositif expérim ental pour la mesure de la structure de flammes à des pressions supérieures où égales à la pression atmosphérique
Objectif
+ comparaison expérience / modélisation
17
PlanPlan
I. Dispositif expérimental
II. Mesures de OH par diagnostics laser
III. Présentation des résultats et comparaison à la modélisation
18
PlanPlan
Enceinte haute pression Brûleurs à contre-courants Synthèse des flammes stabilisées
I. Dispositif expérimental
II. Mesures de OH par diagnostics laser
III. Présentation des résultats et comparaison à la modélisation
I. Dispositif expérimentalI. Dispositif expérimental II. Mesures de OH III. Exp/model.
Enceinte haute pression
19
Alimentation en gazCircuits électriques
Capteur de pression
Vanne de régulation
Accès optiques Brûleurs à contre-courants
Système de déplacement des
brûleurs
Volume intérieur : 40 L Pression maximale de travail : 60 bars
I. Dispositif expérimentalI. Dispositif expérimental II. Mesures de OH III. Exp/model.
Enceinte haute pression
20
Alimentation en gazCircuits électriques
Capteur de pression
Vanne de régulation
Accès optiques Brûleurs à contre-courants
Système de déplacement des
brûleurs
Volume intérieur : 40 L Pression maximale de travail : 60 bars
I. Dispositif expérimentalI. Dispositif expérimental II. Mesures de OH III. Exp/model.
Brûleurs à contre-courants
Poreux
Gaine de refroidissement
Garde d'azote
Buse convergente
Prémélange
EauGarde d'azote
Prémélange
D
L
21
D = 7 mmL = 10 mm
L/D=1,4
22
Flammes CH 4/air
0,7 1 1,2
0,1 MPa
0,3 MPa
0,5 MPa
0,7 MPa
ΦP
1 cm
Flammes CH 4/air Flammes CH 4/CO2/air
1,3 0,7 1
1 cm
Synthèse des flammes stabilisées
1
ba
rs
1 bar
3 bars
5 bars
7 bars
23
Flammes CH 4/air
0,7 1 1,2
0,1 MPa
0,3 MPa
0,5 MPa
0,7 MPa
ΦP
1 cm
Flammes CH 4/air Flammes CH 4/CO2/air
1,3 0,7 1
1 cm
Synthèse des flammes stabilisées
1
ba
rs
1 bar
3 bars
5 bars
7 bars
CH4/air Φ=1 P=3bars
1 cm
24
I. Dispositif expérimental
II. Mesures de OH par diagnostics laser
Mesures des profils relatifs de OH par FIL Calibration des mesures en concentration absolue
III. Présentation des résultats et comparaison à la modélisation
PlanPlan
FIL OH Calibration
25
flammeX2Π
A2Σ+
ν'=0
ν'=1
ν'=2
ν''=0
ν''=1
ν''=2
J = 1
J = X.....
Laser
Principe
Mesure des profils relatifs de OH
I. Dispositif expérimental II. Mesures de OHII. Mesures de OH III. Exp/model.
FIL OH Calibration
26
flammeX2Π
A2Σ+
ν'=0
ν'=1
ν'=2
ν''=0
ν''=1
ν''=2
J = 1
J = X.....
Laser
Principe
Mesure des profils relatifs de OH
I. Dispositif expérimental II. Mesures de OHII. Mesures de OH III. Exp/model.
FIL OH Calibration
27
flammeX2Π
A2Σ+
ν'=0
ν'=1
ν'=2
ν''=0
ν''=1
ν''=2 Excitation
J = 1
J = X.....
Laser
Principe
Mesure des profils relatifs de OH
I. Dispositif expérimental II. Mesures de OHII. Mesures de OH III. Exp/model.
FIL OH Calibration
28
flammeX2Π
A2Σ+
ν'=0
ν'=1
ν'=2
ν''=0
ν''=1
ν''=2 Excitation
J = 1
J = X.....
RET
Laser
Principe
Mesure des profils relatifs de OH
Rotational Energy Transfer
I. Dispositif expérimental II. Mesures de OHII. Mesures de OH III. Exp/model.
FIL OH Calibration
29
flammeX2Π
A2Σ+
ν'=0
ν'=1
ν'=2
ν''=0
ν''=1
ν''=2 Excitation
VET
J = 1
J = X.....
RET
Laser
Principe
Mesure des profils relatifs de OH
Vibrational Energy Transfer Rotational Energy Transfer
I. Dispositif expérimental II. Mesures de OHII. Mesures de OH III. Exp/model.
FIL OH Calibration
30
flammeX2Π
A2Σ+
ν'=0
ν'=1
ν'=2
ν''=0
ν''=1
ν''=2Emission stimuléeExcitation
VET
J = 1
J = X.....
RET
Laser
Principe
Mesure des profils relatifs de OH
Vibrational Energy Transfer Rotational Energy Transfer
I. Dispositif expérimental II. Mesures de OHII. Mesures de OH III. Exp/model.
FIL OH Calibration
31
flamme
Emission spontanée : FLUORESCENCE
X2Π
A2Σ+
ν'=0
ν'=1
ν'=2
ν''=0
ν''=1
ν''=2Emission stimuléeExcitation
VET
J = 1
J = X.....
RET
FLUORESCENCE
Laser
Principe
Mesure des profils relatifs de OH
Vibrational Energy Transfer Rotational Energy Transfer
I. Dispositif expérimental II. Mesures de OHII. Mesures de OH III. Exp/model.
FIL OH Calibration
32
flamme
Emission spontanée : FLUORESCENCE
X2Π
A2Σ+
ν'=0
ν'=1
ν'=2
ν''=0
ν''=1
ν''=2Emission stimulée
Collisions => Quenching
Excitation
VET
J = 1
J = X.....
RET
FLUORESCENCE
Laser
Principe
Mesure des profils relatifs de OH
Vibrational Energy Transfer Rotational Energy Transfer
I. Dispositif expérimental II. Mesures de OHII. Mesures de OH III. Exp/model.
FIL OH Calibration
33
flamme
Emission spontanée : FLUORESCENCE
X2Π
A2Σ+
ν'=0
ν'=1
ν'=2
ν''=0
ν''=1
ν''=2Emission stimulée
Collisions => Quenching
Excitation
VET
J = 1
J = X.....
RET
FLUORESCENCE
Laser
Le signal de fluorescence est proportionnel à la de nsité de population de l'espèce ciblée
Principe
Mesure des profils relatifs de OH
Vibrational Energy Transfer Rotational Energy Transfer
I. Dispositif expérimental II. Mesures de OHII. Mesures de OH III. Exp/model.
FIL OH Calibration
34
flamme
Emission spontanée : FLUORESCENCE
X2Π
A2Σ+
ν'=0
ν'=1
ν'=2
ν''=0
ν''=1
ν''=2Emission stimulée
Quenching
Excitation
VET
J = 1
J = X.....
RET
FLUORESCENCE
Laser
Le signal de fluorescence est proportionnel à la de nsité de population de l'espèce ciblée
Principe
Fluorescence Induite par Laser à haute pression
Milieu dense
Mesure des profils relatifs de OH
I. Dispositif expérimental II. Mesures de OHII. Mesures de OH III. Exp/model.
FIL OH Calibration
35
flamme
Emission spontanée : FLUORESCENCE
X2Π
A2Σ+
ν'=0
ν'=1
ν'=2
ν''=0
ν''=1
ν''=2Emission stimulée
Quenching
Excitation
VET
J = 1
J = X.....
RET
FLUORESCENCE
Laser
Le signal de fluorescence est proportionnel à la de nsité de population de l'espèce ciblée
Principe
Fluorescence Induite par Laser à haute pression
Milieu dense
Phénomènes d'absorption importants
< 3
cm
Mesure des profils relatifs de OH
I. Dispositif expérimental II. Mesures de OHII. Mesures de OH III. Exp/model.
FIL OH Calibration
36
flamme
Emission spontanée : FLUORESCENCE
X2Π
A2Σ+
ν'=0
ν'=1
ν'=2
ν''=0
ν''=1
ν''=2Emission stimulée
Quenching
Excitation
VET
J = 1
J = X.....
RET
FLUORESCENCE
Laser
Le signal de fluorescence est proportionnel à la de nsité de population de l'espèce ciblée
Principe
Fluorescence Induite par Laser à haute pression
Milieu dense
Phénomènes d'absorption importants
Phénomènes collisionnels importants
< 3
cm
Mesure des profils relatifs de OH
I. Dispositif expérimental II. Mesures de OHII. Mesures de OH III. Exp/model.
FIL OH Calibration
37
flamme
Emission spontanée : FLUORESCENCE
X2Π
A2Σ+
ν'=0
ν'=1
ν'=2
ν''=0
ν''=1
ν''=2Emission stimulée
Quenching
Excitation
VET
J = 1
J = X.....
RET
FLUORESCENCE
Laser
Le signal de fluorescence est proportionnel à la de nsité de population de l'espèce ciblée
Principe
Fluorescence Induite par Laser à haute pression
Milieu dense
Phénomènes d'absorption importants
Phénomènes collisionnels importants
< 3
cm
Spectroscopie plus complexe
Mesure des profils relatifs de OH
I. Dispositif expérimental II. Mesures de OHII. Mesures de OH III. Exp/model.
FIL OH Calibration
38
Grandeur Détermination
Expérienceϕ(t)
Interprétation du signal de fluorescence
38
Mesure des profils relatifs de OH
I. Dispositif expérimental II. Mesures de OHII. Mesures de OH III. Exp/model.
FIL OH Calibration
39
Grandeur Détermination
Expérienceϕ(t)
Coefficient d'Einstein d'absorption
LittératureBJ''J'
Interprétation du signal de fluorescence
39
Mesure des profils relatifs de OH
I. Dispositif expérimental II. Mesures de OHII. Mesures de OH III. Exp/model.
FIL OH Calibration
0,0
0,2
0,4
0,6
0,8
0 100 200 300 400 500
Sig
nal d
e flu
ores
cenc
e (u
.a.)
Energie laser (µJ)
Régime linéaire
Grandeur Détermination
U Expérience
Expérienceϕ(t)
LittératureBJ''J'
Interprétation du signal de fluorescence
40
Densité d'énergie laser
CH4/air Φ = 0,7 P = 1bar
Mesure des profils relatifs de OH
I. Dispositif expérimental II. Mesures de OHII. Mesures de OH III. Exp/model.
FIL OH Calibration
Grandeur Détermination
Recouvrement spectral
U Expérience
Calculg(ΦΦΦΦlas,ΦΦΦΦabs)
Expérienceϕ(t)
LittératureBJ''J'
Interprétation du signal de fluorescence
41
Mesure des profils relatifs de OH
I. Dispositif expérimental II. Mesures de OHII. Mesures de OH III. Exp/model.
FIL OH Calibration
X2Π
A2Σ+
ν'=0
ν'=1ν'=2
ν''=0
ν''=1ν''=2
Quenching
J = 1
J = X.....
VET RET
Emission spontanée : FLUORESCENCE
ΣA
J'J"
ΣQ
J'J"
Grandeur Détermination
Rendement quantique de fluorescence
U Expérience
Calculg(ΦΦΦΦlas,ΦΦΦΦabs)
Expérienceϕ(t)
LittératureAJ'J''
CalculQJ'J''
LittératureBJ''J'
Interprétation du signal de fluorescence
42
Mesure des profils relatifs de OH
I. Dispositif expérimental II. Mesures de OHII. Mesures de OH III. Exp/model.
FIL OH Calibration
X2Π
A2Σ+
ν'=0
ν'=1ν'=2
ν''=0
ν''=1ν''=2
Quenching
J = 1
J = X.....
VET RET
Emission spontanée : FLUORESCENCE
ΣA
J'J"
ΣQ
J'J"
Grandeur Détermination
Fraction de Boltzmann
U Expérience
Calculg(ΦΦΦΦlas,ΦΦΦΦabs)
Expérienceϕ(t)
LittératureAJ'J''
CalculFb
CalculQJ'J''
LittératureBJ''J'
Interprétation du signal de fluorescence
NJ"43
Mesure des profils relatifs de OH
I. Dispositif expérimental II. Mesures de OHII. Mesures de OH III. Exp/model.
FIL OH Calibration
Grandeur Détermination
Paramètres propres au dispositif de collection
U Expérience
Expérience / calibration
G.Ω.V4π
Calculg(ΦΦΦΦlas,ΦΦΦΦabs)
Expérienceϕ(t)
LittératureAJ'J''
CalculFb
CalculQJ'J''
LittératureBJ''J'
Interprétation du signal de fluorescence
44
Mesure des profils relatifs de OH
I. Dispositif expérimental II. Mesures de OHII. Mesures de OH III. Exp/model.
FIL OH Calibration
Grandeur Détermination
U Expérience
Expérience / calibration
G.Ω.V4π
Calculg(ΦΦΦΦlas,ΦΦΦΦabs)
Expérienceϕ(t)
LittératureAJ'J''
CalculFb
CalculQJ'J''
LittératureBJ''J'
Interprétation du signal de fluorescence
45
Mesure des profils relatifs de OH
Calculs très complexes …
données spectroscopiques
profils de température et de
concentration des espèces
collisionnelles
I. Dispositif expérimental II. Mesures de OHII. Mesures de OH III. Exp/model.
FIL OH Calibration
46
Influence des différents paramètres sur la forme des profils
2 approches
Expérimentale Modélisation
Mesure des profils relatifs de OH
I. Dispositif expérimental II. Mesures de OHII. Mesures de OH III. Exp/model.
FIL OH Calibration
47
Corriger le signal de fluorescence des trois paramètres pour obtenir la population relative de OH
Influence des différents paramètres sur la forme des profils
2 approches
Expérimentale Modélisation
Mesure des profils relatifs de OH
I. Dispositif expérimental II. Mesures de OHII. Mesures de OH III. Exp/model.
FIL OH Calibration
48
Corriger le signal de fluorescence des trois paramètres pour obtenir la population relative de OH
(!) Problème : profils de température et d'espèces majoritaires nécessaires aux calculs de 3 paramètres non disponibles
Influence des différents paramètres sur la forme des profils
2 approches
Expérimentale Modélisation
Mesure des profils relatifs de OH
I. Dispositif expérimental II. Mesures de OHII. Mesures de OH III. Exp/model.
FIL OH Calibration
49
Corriger le signal de fluorescence des trois paramètres pour obtenir la population relative de OH
(!) Problème : profils de température et d'espèces majoritaires nécessaires aux calculs de 3 paramètres non disponibles
Multiplier la densité de population de OH par les trois paramètres pour obtenir le signal de fluorescence
Influence des différents paramètres sur la forme des profils
2 approches
Expérimentale Modélisation
Mesure des profils relatifs de OH
I. Dispositif expérimental II. Mesures de OHII. Mesures de OH III. Exp/model.
FIL OH Calibration
50
Corriger le signal de fluorescence des trois paramètres pour obtenir la population relative de OH
(!) Problème : profils de température et d'espèces majoritaires nécessaires aux calculs de 3 paramètres non disponibles
Multiplier la densité de population de OH par les trois paramètres pour obtenir le signal de fluorescence
Approche suivie
Influence des différents paramètres sur la forme des profils
2 approches
Expérimentale Modélisation
Mesure des profils relatifs de OH
I. Dispositif expérimental II. Mesures de OHII. Mesures de OH III. Exp/model.
FIL OH Calibration
0,0
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
0 0,2 0,4 0,6 0,8 1
NO
Hno
rmal
isé
ϕϕ ϕϕ(t
)/U
no
rmal
isé
Distance par rapport au brûleur du bas (cm)
0,0
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
0 0,2 0,4 0,6 0,8 1
NO
Hn
orm
alis
éϕϕ ϕϕ
(t)/
U n
orm
alis
é
Distance par rapport au brûleur du bas (cm)
51
―― NOH normalisé ―― ϕ(t)/U normalisé
CH4/airΦ=0,71 bar
CH4/airΦ=0,79 bars
Très faible influence des paramètres Variation spatiale des paramètres négligeable pour une condition de flamme donnée
(i.e. température de flamme / pression)
Evaluation (par modélisation, OPPDIF, GRI3.0) de l'influence des trois paramètres
Profil de signal de fluorescence ϕ(t)/U superposé au profil de NOH
Paramètres
Mesure des profils relatifs de OH
I. Dispositif expérimental II. Mesures de OHII. Mesures de OH III. Exp/model.
FIL OH Calibration
0,0
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
0 0,2 0,4 0,6 0,8 1
NO
Hno
rmal
isé
ϕϕ ϕϕ(t
)/U
no
rmal
isé
Distance par rapport au brûleur du bas (cm)
0,0
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
0 0,2 0,4 0,6 0,8 1
NO
Hn
orm
alis
éϕϕ ϕϕ
(t)/
U n
orm
alis
é
Distance par rapport au brûleur du bas (cm)
52
―― NOH normalisé ―― ϕ(t)/U normalisé
CH4/airΦ=0,71 bar
CH4/airΦ=0,79 bars
Très faible influence des paramètres Variation spatiale des paramètres négligeable pour une condition de flamme donnée
(i.e. température de flamme / pression)
Calibration de chaque flamme par absorption laser / PLIF
Evaluation (par modélisation, OPPDIF, GRI3.0) de l'influence des trois paramètres
Profil de signal de fluorescence ϕ(t)/U superposé au profil de NOH
Paramètres
Mesure des profils relatifs de OH
I. Dispositif expérimental II. Mesures de OHII. Mesures de OH III. Exp/model.
FIL OH Calibration
A-X(0,0)
A-X(1,1)
A-X(1,0)
Spectre d'absorption de OH à P=1 bar et T=2000 K (simulation LIFBase)
La bande A-X(1,0) a été sélectionnée car elle est moins absorbante que la bande A-X(0,0)
Schéma d'excitation / détection
53
X2Π
A2Σ+
ν'=0
ν'=1ν'=2
ν''=0
ν''=1ν''=2
A-X
(0,0)
A-X
(1,0)
A-X
(1,1)
Mesure des profils relatifs de OH
I. Dispositif expérimental II. Mesures de OHII. Mesures de OH III. Exp/model.
FIL OH Calibration
54
Fraction de Boltzmann calculée pour le niveau X2Π, ν"=0 pour des raies de type 1
La bande A-X(1,0) a été sélectionnée car elle est moins absorbante que la bande A-X(0,0)
Le niveau rotationnel N''=7 a été choisi car sa fraction de Boltzmann est peu dépendante de la température (variation de 10% entre 1000 et 2000 K)
Schéma d'excitation / détection
0E+00
1E-02
2E-02
3E-02
4E-02
5E-02
800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200
Fra
ctio
n de
Bol
tzm
ann
Température (K)
N''=5
N''=6
N''=7
N''=8
N''=9
N''=10
X2Π
A2Σ+
ν'=0
ν'=1ν'=2
ν''=0
ν''=1ν''=2
N''=7
A-X
(1,0)
Mesure des profils relatifs de OH
I. Dispositif expérimental II. Mesures de OHII. Mesures de OH III. Exp/model.
FIL OH Calibration
55
La bande A-X(1,0) a été sélectionnée car elle est moins absorbante que la bande A-X(0,0).
Le niveau rotationnel N''=7 a été choisi car sa fraction de Boltzmann est peu dépendante de la température (variation de 10% entre 1000 et 2000 K)
La raie P1(7) a été choisie car elle est intense et relativement bien isolée
Spectre d'excitation de OH à P=1 bar et T=2000 K (simulation LIFBase)
Schéma d'excitation / détectionR
1(7)
Q1(
7)
P1(
7)
X2Π
A2Σ+
ν'=0
ν'=1ν'=2
ν''=0
ν''=1ν''=2
N''=7
A-X
(1,0)
Q1 (7)
R1 (7)
P1 (7)
Mesure des profils relatifs de OH
I. Dispositif expérimental II. Mesures de OHII. Mesures de OH III. Exp/model.
FIL OH Calibration
56
Spectre de fluorescence de OH expérimental observé dans une flamme CH4/air Φ=0,7, P=1 bar et T=1800 K
Schéma d'excitation / détection
A-X (0,0)
A-X (1,1)
Détection en bande large : Tout le signal de fluorescence est collecté
X2Π
A2Σ+
A-X (1,1) A-X (0,0)
Mesure des profils relatifs de OH
I. Dispositif expérimental II. Mesures de OHII. Mesures de OH III. Exp/model.
FIL OH Calibration
57
Spectre de fluorescence de OH expérimental observé dans une flamme CH4/air Φ=0,7, P=1 bar et T=1800 K
Schéma d'excitation / détection
A-X (0,0)
A-X (1,1)
Détection en bande large : Tout le signal de fluorescence est collecté
X2Π
A2Σ+
A-X (1,1) A-X (0,0)
RETVET
Mesure des profils relatifs de OH
I. Dispositif expérimental II. Mesures de OHII. Mesures de OH III. Exp/model.
FIL OH Calibration
58
Spectre de fluorescence de OH expérimental observé dans une flamme CH4/air Φ=0,7, P=1 bar et T=1800 K
Schéma d'excitation / détection
A-X (0,0)
A-X (1,1)
Détection en bande large : Tout le signal de fluorescence est collecté
X2Π
A2Σ+
A-X (1,1) A-X (0,0)
RETVET
Mesure des profils relatifs de OH
I. Dispositif expérimental II. Mesures de OHII. Mesures de OH III. Exp/model.
FIL OH Calibration
59
Dispositif expérimental
PM
Filtre passe bande
A-X(0,0) + A-X(1,1)
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
0 10 20 30 40
Inte
nsité
du
sign
al (
u.a.
)
Temps (ns)
―― Laser
―― Fluorescence
Mesure des profils relatifs de OH
Fente d'entrée
I. Dispositif expérimental II. Mesures de OHII. Mesures de OH III. Exp/model.
FIL OH Calibration
60
Dispositif expérimental
PM
Filtre passe bande
A-X(0,0) + A-X(1,1)
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
0 10 20 30 40
Inte
nsité
du
sign
al (
u.a.
)
Temps (ns)
―― Laser
―― Fluorescence
Mesure des profils relatifs de OH
Fente d'entrée
Résolution spatiale : - 100 µm en hauteur- 4 mm en largeur
I. Dispositif expérimental II. Mesures de OHII. Mesures de OH III. Exp/model.
FIL OH Calibration
61
Acquisition des données
Mesure des profils relatifs de OH
I. Dispositif expérimental II. Mesures de OHII. Mesures de OH III. Exp/model.
FIL OH Calibration
62
Acquisition des données
0
20
40
60
0 0,2 0,4 0,6 0,8 1
Sig
nal d
e flu
ores
cenc
e
Position par rapport au brûleur du bas (cm)
Sig
nal d
e flu
ores
cenc
e (u
.a.)
Sens 1
Mesure des profils relatifs de OH
I. Dispositif expérimental II. Mesures de OHII. Mesures de OH III. Exp/model.
FIL OH Calibration
63
Acquisition des données
0
20
40
60
0 0,2 0,4 0,6 0,8 1
Sig
nal d
e flu
ores
cenc
e
Position par rapport au brûleur du bas (cm)
Sig
nal d
e flu
ores
cenc
e (u
.a.)
0
20
40
60
0 0,2 0,4 0,6 0,8 1
Sig
nal d
e flu
ores
cenc
e
Position par rapport au brûleur du bas (cm)
Sig
nal d
e flu
ores
cenc
e (u
.a.)
Sens 1
Sens 2
Mesure des profils relatifs de OH
I. Dispositif expérimental II. Mesures de OHII. Mesures de OH III. Exp/model.
FIL OH Calibration
64
Acquisition des données
0
20
40
60
0 0,2 0,4 0,6 0,8 1
Sig
nal d
e flu
ores
cenc
e
Position par rapport au brûleur du bas (cm)
Sig
nal d
e flu
ores
cenc
e (u
.a.)
0
20
40
60
0 0,2 0,4 0,6 0,8 1
Sig
nal d
e flu
ores
cenc
e
Position par rapport au brûleur du bas (cm)
Moyenne
Sig
nal d
e flu
ores
cenc
e (u
.a.)
0
20
40
60
0 0,2 0,4 0,6 0,8 1
Sig
nal d
e flu
ores
cenc
e
Position par rapport au brûleur du bas (cm)
Sig
nal d
e flu
ores
cenc
e (u
.a.)
Sens 1
Sens 2
Mesure des profils relatifs de OH
I. Dispositif expérimental II. Mesures de OHII. Mesures de OH III. Exp/model.
FIL OH Calibration
65
Exemples de résultats
0
20
40
60
80
0 0,2 0,4 0,6 0,8 1
Sig
nal d
e flu
ores
cenc
e
Position par rapport au brûleur du bas (cm)
0
20
40
60
80
0 0,2 0,4 0,6 0,8 1
Sig
nal d
e flu
ores
cenc
e
Position par rapport au brûleur du bas (cm)
0
20
40
60
80
0 0,2 0,4 0,6 0,8 1
Sig
nal d
e flu
ores
cenc
e
Position par rapport au brûleur du bas (cm)
0
20
40
60
80
0 0,2 0,4 0,6 0,8 1
Sig
nal d
e flu
ore
scen
ce
Position par rapport au brûleur du bas (cm)
CH4/airΦ = 0,71 bar
CH4/airΦ = 0,73 bars
CH4/airΦ = 0,75 bars
CH4/airΦ = 0,77 bars
Sens 1 Sens 2
ϕϕ ϕϕ(t
)/U
(u.a
.)
ϕϕ ϕϕ(t
)/U
(u.a
.)ϕϕ ϕϕ
(t)/
U (u
.a.)
ϕϕ ϕϕ(t
)/U
(u.a
.)
Mesure des profils relatifs de OH
I. Dispositif expérimental II. Mesures de OHII. Mesures de OH III. Exp/model.
FIL OH Calibration
Paramètre Détermination
66
Mesures par absorption laser
Loi de Beer-Lambert :
Principe
Calibration des mesures de OH
I
I0
Flammelaser
laser
I. Dispositif expérimental II. Mesures de OHII. Mesures de OH III. Exp/model.
FIL OH Calibration
Paramètre Détermination
67
Mesures par absorption laser
Loi de Beer-Lambert :
Principe
Absorption laser
Calibration des mesures de OH
I
I0
Flammelaser
laser
I. Dispositif expérimental II. Mesures de OHII. Mesures de OH III. Exp/model.
FIL OH Calibration
Paramètre Détermination
68
Mesures par absorption laser
Loi de Beer-Lambert :
Principe
Absorption laser
PLIFllll
llll
Calibration des mesures de OH
I
I0
Flammelaser
laser
I. Dispositif expérimental II. Mesures de OHII. Mesures de OH III. Exp/model.
FIL OH Calibration
Paramètre Détermination
69
Mesures par absorption laser
Loi de Beer-Lambert :
Principe
Absorption laser
PLIFllll
Littératureσ(ν)
llll
Calibration des mesures de OH
I
I0
Flammelaser
laser
I. Dispositif expérimental II. Mesures de OHII. Mesures de OH III. Exp/model.
FIL OH Calibration
70
Laser Nd : YAGLaser à colorant
WEX
Lentille demi-cylindrique, f=500 mm
Caméra ICCD
Brûleurs
Atténuateur
Filtre UG11Filtre WG295
PulseurObjectif
Régime linéaire de fluorescence (E<400mJ)
Excitation : P1(7), A-X(1,0) Collection : A-X(0,0) + A-X (1,1)Hauteur de la nappe : ≈ 6 mm
Dispositif expérimental
Détermination de la longueur du milieu absorbant par PLIF
I. Dispositif expérimental II. Mesures de OHII. Mesures de OH III. Exp/model.
FIL OH Calibration
71
Correction du signal de fluorescence
Mesure par diffusion Rayleigh dans l'enceinte remplie d'azote à 10 bars
Prise en compte de l'énergie laser
Nappe laser
Traitement des images
Détermination de la longueur du milieu absorbant par PLIF
I. Dispositif expérimental II. Mesures de OHII. Mesures de OH III. Exp/model.
FIL OH Calibration
72
Détermination de la longueur d'absorption
0 10 20 30 40 50 60
[OH
]
(mm)
Zone de mesure
C0 Profil radial
Détermination de la longueur du milieu absorbant par PLIF
I. Dispositif expérimental II. Mesures de OHII. Mesures de OH III. Exp/model.
FIL OH Calibration
73
Longueurs d’absorption (mm) Pression (bar)
Mélange Richesse 1 3 5 7
CH4/air
0,7 18,5 18,6 18,9 19,6
1 24,7 32,5 ― ―
1,2 18,2 21,3 23,9 ―
CH4/CO2/air0,7 17,1 17,2 17,1 ―
1 24,3 25,4 24,9 ―
Incertitude : ± 6%
Longueurs d'absorption
Détermination de la longueur du milieu absorbant par PLIF
I. Dispositif expérimental II. Mesures de OHII. Mesures de OH III. Exp/model.
FIL OH Calibration
74
Raie ciblée : Q1(8) de la bande A-X(0,0) (λ = 309,24 nm)
Mesures réalisées dans les gaz brûlés entre les flammes
0,E+00
2,E-03
4,E-03
6,E-03
0 0,2 0,4 0,6 0,8 1
X(O
H)
Position par rapport au brûleur du bas (cm)
Mesure de OH par absorption
Mesures expérimentales
I. Dispositif expérimental II. Mesures de OHII. Mesures de OH III. Exp/model.
FIL OH Calibration
75
0,0
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
9,7006E+14 9,7010E+14 9,7014E+14 9,7018E+14
Tra
nsm
ittan
ce
Fréquence (s -1)
Mesures expérimentales
I
I0
CH4/airΦ = 0,71 bar
A
Mesure de OH par absorption
Flammelaser
laser
I. Dispositif expérimental II. Mesures de OHII. Mesures de OH III. Exp/model.
FIL OH Calibration
76
Résultats expérimentaux dans les gaz brûlés
Incertitude : ± 21% à 1 bar± 27% à haute pression
P(bar) X(OH)
CH4/air ΦΦΦΦ = 0,7
1 2,9E-033 1,2E-035 5,0E-047 4,0E-04
CH4/air ΦΦΦΦ = 1
1 4,0E-033 2,2E-03
CH4/air ΦΦΦΦ = 1,2
1 2,3E-033 7,1E-045 2,5E-04
CH4/CO2/airΦΦΦΦ = 0,7
1 2,1E-033 1,1E-035 6,9E-04
CH4/CO2/air ΦΦΦΦ = 1
1 2,7E-033 2,3E-035 1,2E-03
Mesure de OH par absorption
I. Dispositif expérimental II. Mesures de OHII. Mesures de OH III. Exp/model.
FIL OH Calibration
P(bar) X(OH)
Brûleur à flamme plate
X(OH)
Desgroux et al. (1992)
X(OH)
Arnold et al. (1997)
X(OH)
Biet et al. (2007)
CH4/air ΦΦΦΦ = 0,7
1 2,9E-03 2,0E-03 3,2E-033 1,2E-03 min max5 5,0E-047 4,0E-04 min max min max
CH4/air ΦΦΦΦ = 1
1 4,0E-03 2,0E-03 3,7E-03 2,7E-03 5,5E-033 2,2E-03 7,5E-04 1,7E-03
CH4/air ΦΦΦΦ = 1,2
1 2,3E-033 7,1E-045 2,5E-04
CH4/CO2/airΦΦΦΦ = 0,7
1 2,1E-033 1,1E-035 6,9E-04
CH4/CO2/air ΦΦΦΦ = 1
1 2,7E-033 2,3E-035 1,2E-03
77
Résultats expérimentaux dans les gaz brûlés
Incertitude : ± 21% à 1 bar± 27% à haute pression
Cohérence entre les mesures
P(bar) X(OH)
CH4/air ΦΦΦΦ = 0,7
1 2,9E-033 1,2E-035 5,0E-047 4,0E-04
CH4/air ΦΦΦΦ = 1
1 4,0E-033 2,2E-03
CH4/air ΦΦΦΦ = 1,2
1 2,3E-033 7,1E-045 2,5E-04
CH4/CO2/airΦΦΦΦ = 0,7
1 2,1E-033 1,1E-035 6,9E-04
CH4/CO2/air ΦΦΦΦ = 1
1 2,7E-033 2,3E-035 1,2E-03
Mesure de OH par absorption
min
max
Arnold et al. (1997)
I. Dispositif expérimental II. Mesures de OHII. Mesures de OH III. Exp/model.
FIL OH Calibration
78
0,0
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
1,2
0 0,2 0,4 0,6 0,8 1
[OH
] rel
atif
Distance au brûleur du bas (cm)
Signal moyenné
X(OH)=2,9.10-3
Résultats expérimentaux
0,E+00
1,E-03
2,E-03
3,E-03
4,E-03
0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0
X(O
H)
Distance au brûleur du bas (cm)
Mesure de OH par absorption
79
PlanPlan
I. Dispositif expérimental
II. Mesures de OH par diagnostics laser
III. Présentation des résultats et comparaison à la modélisation
Flammes CH4/air Flammes CH4/CO2/air Conclusions
I. Dispositif expérimental II. Mesures de OH III. III. ExpExp/model./model.
80
Modélisation
Comparaison expérience/modélisation
Code de calcul : OPPDIF (hyp. adiabaticité)
Mécanismes : - GRI-Mech3.0 325 réactions, 53 espèces- GDFKin®3.0_NCN 883 réactions, 119 espèces
I. Dispositif expérimental II. Mesures de OH III. III. ExpExp/model./model.
81
Flammes CH4/air
Légende : Expérience---- GRI-Mech 3.0――GDFKin®3.0_NCN
Comparaison expérience/modélisation
0,E+00
1,E-03
2,E-03
3,E-03
4,E-03
5,E-03
0 0,2 0,4 0,6 0,8 1
X(O
H)
Position par rapport au brûleur du bas (cm)
Φ = 0,7 P = 3 bars
0,E+00
1,E-03
2,E-03
3,E-03
4,E-03
5,E-03
0 0,2 0,4 0,6 0,8 1
X(O
H)
Position par rapport au brûleur du bas (cm)
Φ= 0,7 P = 1 bar
0,E+00
1,E-03
2,E-03
3,E-03
0 0,2 0,4 0,6 0,8 1
X(O
H)
Position par rapport au brûleur du bas (cm)
Φ = 0,7 P = 5 bars
0,E+00
1,E-03
2,E-03
0 0,2 0,4 0,6 0,8 1
X(O
H)
Position par rapport au brûleur du bas (cm)
Φ = 0,7 P = 7 bars
Forme des profils : très bon accord
Position des fronts de flamme : bon accord
Fraction molaire de OH : bon accord
I. Dispositif expérimental II. Mesures de OH III. III. ExpExp/model./model.
82
Flammes CH4/air
Légende : Expérience---- GRI-Mech 3.0――GDFKin®3.0_NCN
Comparaison expérience/modélisation
0,E+00
2,E-03
4,E-03
6,E-03
8,E-03
0 0,2 0,4 0,6 0,8 1
X(O
H)
Position par rapport au brûleur du bas (cm)
Φ = 1 P = 1 bar
Forme des profils : bon accord
Position des fronts de flamme : bon accord à 1 barléger écart à 3 bars
Fraction molaire de OH : surestimation des modèles à 1 et 3 bars
0,E+00
2,E-03
4,E-03
6,E-03
0 0,2 0,4 0,6 0,8 1
X(O
H)
Position par rapport au brûleur du bas (cm)
Φ = 1 P = 3 bars
I. Dispositif expérimental II. Mesures de OH III. III. ExpExp/model./model.
83
Flammes CH4/air
Légende : Expérience---- GRI-Mech 3.0――GDFKin®3.0_NCN
Comparaison expérience/modélisation
0,E+00
1,E-03
2,E-03
3,E-03
4,E-03
0 0,2 0,4 0,6 0,8 1
X(O
H)
Position par rapport au brûleur du bas (cm)
Φ = 1,2 P = 1 bar
0,E+00
1,E-03
2,E-03
3,E-03
4,E-03
0 0,2 0,4 0,6 0,8 1
X(O
H)
Position par rapport au brûleur du bas (cm)
Φ = 1,2 P = 3 bars
0,0E+00
5,0E-04
1,0E-03
1,5E-03
2,0E-03
0 0,2 0,4 0,6 0,8 1
X(O
H)
Position par rapport au brûleur du bas (cm)
Φ = 1,2 P = 5 bars
Forme des profils : bon accord
Position des fronts de flamme : accord moyen
Fraction molaire de OH : légère surestimation à 1 barbon accord à 3 et 5 bars
I. Dispositif expérimental II. Mesures de OH III. III. ExpExp/model./model.
0,0
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
1 3 5 7
X(O
H)(
P) /
X(O
H(1
bar)
Pression (bar)
Φ = 1,2
0,0
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
1 3 5 7X
(OH
)(P
) / X
(OH
(1ba
r)
Pression (bar)
Φ = 1
0,0
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
1 3 5 7
X(O
H)(
P) /
X(O
H(1
bar)
Pression (bar)
Φ = 0,7
84
Flammes CH4/air
Légende : Expérience---- GRI-Mech 3.0――GDFKin®3.0_NCN
Comparaison expérience/modélisation
Mesures dans les gaz brûlés
I. Dispositif expérimental II. Mesures de OH III. III. ExpExp/model./model.
0,0
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
1 3 5 7
X(O
H)(
P) /
X(O
H(1
bar)
Pression (bar)
Φ = 1,2
0,0
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
1 3 5 7X
(OH
)(P
) / X
(OH
(1ba
r)
Pression (bar)
Φ = 1
0,0
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
1 3 5 7
X(O
H)(
P) /
X(O
H(1
bar)
Pression (bar)
Φ = 0,7
85
Flammes CH4/air
Légende : Expérience---- GRI-Mech 3.0――GDFKin®3.0_NCN
Bon accord expérience/modélisation
Comparaison expérience/modélisation
Mesures dans les gaz brûlés
I. Dispositif expérimental II. Mesures de OH III. III. ExpExp/model./model.
0,0
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
1 3 5 7
X(O
H)(
P) /
X(O
H(1
bar)
Pression (bar)
Φ = 1,2
0,0
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
1 3 5 7X
(OH
)(P
) / X
(OH
(1ba
r)
Pression (bar)
Φ = 1
0,0
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
1 3 5 7
X(O
H)(
P) /
X(O
H(1
bar)
Pression (bar)
Φ = 0,7
86
Flammes CH4/air
Légende : Expérience---- GRI-Mech 3.0――GDFKin®3.0_NCN
Bon accord expérience/modélisation
Disparité importante des données de la littérature
Attal-Trétout et al. (1990) Desgroux et al. (1992) Arnold et al. (1997)
0,0
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
1 3 5 7X
(OH
)(P
) / X
(OH
(1ba
r)
Pression (bar)
Φ = 1
Comparaison expérience/modélisation
Mesures dans les gaz brûlés
I. Dispositif expérimental II. Mesures de OH III. III. ExpExp/model./model.
87
Flammes CH4/CO2/air
Légende : Expérience---- GRI-Mech 3.0――GDFKin®3.0_NCN
Comparaison expérience/modélisation
0E+00
1E-03
2E-03
3E-03
0 0,2 0,4 0,6 0,8 1
X(O
H)
Distance par rapport au brûleur du bas (mm)
Φ = 0,7 P = 1 bar
0,0E+00
5,0E-04
1,0E-03
1,5E-03
2,0E-03
2,5E-03
0 0,2 0,4 0,6 0,8 1
X(O
H)
Position par rapport au brûleur du bas (cm)
Φ= 0,7 P = 3 bars
0,0E+00
5,0E-04
1,0E-03
1,5E-03
2,0E-03
2,5E-03
0 0,2 0,4 0,6 0,8 1
X(O
H)
Distance par rapport au brûleur du bas (mm)
Φ = 0,7 P = 5 bars
Forme des profils : bon accord
Position des fronts de flamme : mauvais accord
Fraction molaire de OH : légère surestimation à 1 barbon accord à 3 et 5 bars
Position par rapport au brûleur du bas (cm)
Position par rapport au brûleur du bas (cm)
I. Dispositif expérimental II. Mesures de OH III. III. ExpExp/model./model.
88
Flammes CH4/CO2/air
Légende : Expérience---- GRI-Mech 3.0――GDFKin®3.0_NCN
Comparaison expérience/modélisation
0,E+00
2,E-03
4,E-03
6,E-03
0 0,2 0,4 0,6 0,8 1
X(O
H)
Position par rapport au brûleur du bas (cm)
Φ = 1 P = 1 bar
0,E+00
2,E-03
4,E-03
6,E-03
0 0,2 0,4 0,6 0,8 1
X(O
H)
Position par rapport au brûleur du bas (cm)
Φ = 1 P = 3 bars
0,E+00
1,E-03
2,E-03
3,E-03
4,E-03
0 0,2 0,4 0,6 0,8 1
X(O
H)
Position par rapport au brûleur du bas (cm)
Φ= 1 P = 5 bars
Forme des profils : très bon accord
Position des fronts de flamme : très bon accord
Fraction molaire de OH : surestimation à 1 bartrès bon accord à 3 et 5 bars
I. Dispositif expérimental II. Mesures de OH III. III. ExpExp/model./model.
0,0
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
1 3 5 7X
(OH
)(P
) / X
(OH
(1ba
r)
Pression (bar)
Φ= 1
0,0
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
1 3 5 7
X(O
H)(
P) /
X(O
H(1
bar)
Pression (bar)
Φ= 0,7
89
Flammes CH4/CO2/air
Légende : Expérience---- GRI-Mech 3.0――GDFKin®3.0_NCN
Comparaison expérience/modélisation
Mesures dans les gaz brûlés
I. Dispositif expérimental II. Mesures de OH III. III. ExpExp/model./model.
0,0
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
1 3 5 7X
(OH
)(P
) / X
(OH
(1ba
r)
Pression (bar)
Φ= 1
0,0
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
1 3 5 7
X(O
H)(
P) /
X(O
H(1
bar)
Pression (bar)
Φ= 0,7
90
Accord moyen entre l’expérience et la modélisation
Flammes CH4/CO2/air
Légende : Expérience---- GRI-Mech 3.0――GDFKin®3.0_NCN
Comparaison expérience/modélisation
Mesures dans les gaz brûlés
I. Dispositif expérimental II. Mesures de OH III. III. ExpExp/model./model.
91
Conclusions
Bonne simulation de la forme des profils
Surestimation de la fraction molaire de OH par les modèles à 1 barAccord satisfaisant à haute pression
Résultats très prometteurs
Quelques efforts restent à fournir pour prédire de manière précise
l'évolution de la concentration de OH le long d'une flamme
Comparaison expérience/modélisation
Bonne reproduction de l'évolution de la concentration de OH à haute pression pour les flammes CH4/air. Accord moyen pour les flammes CH4/CO2/air.
ConclusionsConclusions
92
Développement et validation d'un nouveau dispositif expérimental pour l'analyse de la structure de flammes à haute p ression
Mesures quantitatives de OH dans des flammes à haute pression
⇒ Profils relatifs par FIL Analyse de l'influence des variations de recouvrement spectral, rendement quantique et fraction de Boltzmann
⇒ Calibration de chaque flamme par absorption/PLIF
Bonne résolution spatiale, Bonne répétabilité des mesures
Incertitudes ≈ 30%
Comparaison expérience/modélisation
⇒ Mécanismes GRI-Mech3.0 et GDFKin®3.0_NCN
⇒Accords satisfaisants
20 flammes stabilisées
CH4/air et CH4/CO2/air Φ=0,7–1,2 P=1–7bars
Travaux en cours et à venir / PerspectivesTravaux en cours et à venir / Perspectives
93
Etude de la formation de NO dans les flammes à haut e pression
Mesures de NO et CH dans des flammes CH4/air (formation prompt NO) par diagnostic laser
Mesures des espèces majoritaires et de la températu re par diffusion Raman
Apport de nouvelles données pour l'évaluation des mécanismes cinétiques à haute pression
Apport de données expérimentales pour le calcul des paramètres de recouvrement spectral, de rendement quantique et fraction de Boltzmann
Etude à des pressions plus élevées / avec des hydro carbures plus lourds
Merci de votre
attention