Propogation of near-limit gaseous detonations in small diameter tubes

In this thesis, detonation limits in small diameter tubes are investigated to further the understanding of the near limit detonation phenomenon. Mixtures with argon dilution (stable detonation) and without dilution (unstable detonation) are used in the experiments. For stable mixture highly diluted with argon where instabilities are not the important propagation mechanism, failure can be attributed to losses to the tube wall. For the stable mixture, the limits obtained experimentally are found to be in good agreement with a quasi-one dimensional ZND theory with flow divergence and have curvature due to boundary layer displacement effect. For detonations in undiluted mixtures (unstable) where instabilities are the principal propagation mechanism, agreement between experiments and ZND theory is not good. For unstable detonations suppression of the instabilities of the cellular detonation due to boundary conditions are thought to be responsible for the failure of the detonation wave. Different near-limit propagation regimes are also observed, e.g. spinning, galloping, stuttering, etc. Based on the present experimental results, an attempt is made to develop an operational criterion for the propagation limits of stable and unstable detonations.Cette étude a pour but d'étudier les limites de propagation de détonations dans de très petits diamètres de tubes. Dans cette recherche, des mélanges hautement dilués avec de l'argon (stables) et des mélanges non-dilués avec de l'argon (instables) sont utilisés. Pour le mélange hautement dilué avec de l'argon, dans lequel les instabilités ne sont pas très présentes et dans lequel l'atténuation de la propagation de la détonation est principalement causée par les pertes de chaleur à la parois, la limite de détonation qui a été obtenue expérimentalement est en accord avec celle obtenue théoriquement par la résolution des équations quasi-stationnaires de la théorie ZND, où une divergence de l'écoulement simule les effets de couche limites à la paroi. Pour les détonations instables dans les mélanges non-dilués avec de l'argon, les régimes pour les différents modes de propagation près des limites de la détonation sont étudiés. Chacun de ces modes de propagation sont analysés attentivement afin de déterminer un critère pour définir les limites de propagation de détonations dans différents mélanges gazeux