Etude des effets de la haute pression sur la structure et la dynamique des flammes turbulentes de prémélange pauvre de méthane-air

M. DE IZARRA C., Président du Jury, Professeur à l'université d'Orléans M. VEYNANTE D., Rapporteur / Directeur de Recherche CNRS-EM2C, Châtenay Malabry M. BOUKHALFA A., Rapporteur / Professeur, INSA de Rouen M. BERAT C., Examinateur / Ingénieur responsable de groupe combustion à Turboméca-SNECMA, Bordes M. BERNARD M., Examinateur / Management Director à Auxitrol Aerospace, Bourges M. GOKALP I., Directeur de thèse / Directeur du LCSRThis experimental study aims to show the influence of pressure on a turbulent lean premixed methane-air flame stabilized on a Bunsen type burner. The mean flow velocity and the equivalence ratio of the reactants are set at 2.1 m/s and 0.6. Velocity field and turbulence scales are determined using laser Doppler anemometry. Rayleigh scattering measurements give information on the flame front fluctuations. From 2D Mie scattering images, flame curvature, orientation angle, wrinkling length, density and combustion intensity are obtained. Flame surface density and combustion intensity are compared to the values obtained from the BML model. When pressure rises, both Taylor and Kolmogorov scales decrease with the kinematic viscosity but the integral scale remains constant. Moreover the structures of the flame front become smaller and sharper, increasing the flame surface density.L'étude expérimentale porte sur l'influence de la haute-pression jusqu'à 0.9 MPa pour la combustion d'une flamme de prémélange méthane-air, pauvre, turbulente stabilisée sur un brûleur de type Bunsen. La vitesse débitante et la richesse sont fixées à 2.1 m/s et 0.6. Le champ de vitesses et les échelles de la turbulence sont déterminés à l'aide de l'anémométrie Laser Doppler. Les mesures de diffusion Rayleigh renseignent sur la fluctuation du scalaire. De l'imagerie de Mie deux dimensions sont obtenus la courbure, l'angle d'orientation, les longueurs de plissement et enfin, la densité de surface de flamme et l'intensité de combustion qui sont comparées avec les valeurs données par le modèle BML. Lorsque la pression augmente les échelles de Taylor et de Kolmogorov diminuent avec la viscosité cinématique, l'échelle intégrale et la vitesse fluctuante restent constantes, les structures du front de flamme deviennent plus petites et plus pointues, augmentant la densité de surface de flamme