Etude de l'impact de l'ajout de promoteurs d'oxydation d'hydrocarbures lourds
Les développements de la technologie des moteurs à détonation pulsée (PDE : pusled detonation engine) ont considérablement augmenté au cours des dernières années en raison des applications viables de la technologie dans les systèmes de propulsion, la production d'énergie et d'autres systèm...
Uloženo v:
| Hlavní autor: | |
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| Další autoři: | , , , , , |
| Médium: | Thèse numérique |
| Jazyk: | Français |
| Vydáno: |
2024.
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| Témata: | |
| On-line přístup: | Accès au texte intégral https://theses.univ-orleans.fr/public/2024ORLE1028_va.pdf http://www.theses.fr/2024ORLE1028/abes https://theses.hal.science/tel-04826255 |
| Poznámka: |
Titre provenant de l'écran-titre Ecole(s) Doctorale(s) : École doctorale Énergie, Matériaux, Sciences de la Terre et de l'Univers (Centre-Val de Loire ; 2012-....) Partenaire(s) de recherche : Institut de combustion aérothermique réactivité et environnement (Orléans, Loiret ; 2007-...) (Laboratoire) Autre(s) contribution(s) : Laurent Catoire (Président du jury) ; Said Abid (Membre(s) du jury) ; Rémy Mével, Nathalie Lamoureux (Rapporteur(s)) |
| Autres localisations: | Voir dans le Sudoc |
| Variante du titre: | Assessment of chemical improvers for the oxidation of heavy fuels |
| Shrnutí: | Les développements de la technologie des moteurs à détonation pulsée (PDE : pusled detonation engine) ont considérablement augmenté au cours des dernières années en raison des applications viables de la technologie dans les systèmes de propulsion, la production d'énergie et d'autres systèmes d'ingénierie. De nombreuses études expérimentales, numériques et théoriques ont été menées ou sont en cours pour comprendre comment cette technologie peut être mise en œuvre dans des systèmes de propulsion pratiques. La réalisation d'un système de propulsion PDE réussi dépend de l'amélioration de sa capacité à fonctionner dans des conditions de température et de pression extrêmes inhérentes à des fréquences de tir élevées, tout en utilisant des systèmes d'allumage robustes et en atteignant une taille physique relative raisonnable. Atteindre des détonations répétitives et cohérentes pendant des durées significatives reste un obstacle majeur pour tout système PDE actuel, en raison de la pression et de la charge thermique très instables. De plus, pour accomplir le TDD (transition-déflagration-détonation) dans une longueur de tube de détonation physique réalisable (par rapport à son diamètre) met encore plus de contraintes d'ingénierie sur l'optimisation des systèmes PDE.Il existe actuellement plusieurs façons conceptuelles d'obtenir des détonations dans les systèmes PDE, qui peuvent être globalement classées en trois types : premièrement, l'utilisation de sources à haute énergie pour faire exploser les mélanges combustible-comburant directement avec divers moyens tels que des décharges d'arc à haute énergie, lasers, explosifs, etc. On pense que les décharges d'arc confèrent plus d'énergie au mélange gazeux que les systèmes d'allumage par étincelle conventionnels, dans le but d'induire rapidement le TDD. Cependant, cela n'est pas efficace et les circuits associés sont lourds et encombrants. Deuxièmement, un système hybride ou à deux étages dans lequel une quantité initiale plus faible de mélange carburant-comburant peut être utilisée pour créer un jet turbulent chaud qui se poursuit dans une autre chambre remplie du mélange carburant-comburant principal pour créer des détonations. Enfin, des sources d'allumage à faible énergie sont utilisées en conjonction avec un mécanisme d'amélioration du TDD tel que des spirales, des rainures et des obstacles le long du chemin de déflagration.Cette thèse présente des études fondamentales sur les propriétés chimiques et physiques de trois carburants d'intérêt pour les secteurs de l'énergie et de la propulsion avancés. Les études s'appuient sur des méthodes expérimentales novatrices pour combler les lacunes dans la connaissance de la chimie ou de la dynamique des gaz de chaque carburant. La première partie de l'étude se concentre sur la détermination des paramètres fondamentaux de la combustion du propane /air, propane-IPN (iso-propyle de nitrate)/air, IPN/air et propène /air. Les flammes sphériques en expansion ont été étudiée dans une bombe sphérique sur un large gamme de rapport d'équivalence pour deux températures et une pression. Ces mesures ont tout d'abord été effectuées à température ambiante (300 K). En effet, c'est à la température ambiante que la mesure est la plus facile à mettre en place et que les données de la littérature sont les plus abondantes pour les valider. Cette validation est nécessaire avant de pouvoir envisager une montée en température puis en pression par la suite. La deuxième partie se concentre sur le phénomène de la détonation et de ses propriétés intrinsèques des mêmes mélanges. Pour réaliser les travaux, un tube à choc de deux configurations (TCD:Transition-Choc-Détonation ;TDD:transition-déflagration-détonation ) ont été adoptés afin de réduire la distance et le temps de transition. En conclusion, ce projet de recherche vise à étudier l'effet sensibilisant obtenu par l'ajout d'IPN sur le propane en présence de O2 et la dilution à N2 dans le cadre d'applications (PDE). The developments in Pulse Detonation Engine (PDE) technology have seen a significant increase in recent years due to its viable applications in propulsion systems, power generation, and other engineering systems. Numerous experimental, numerical, and theoretical studies have been conducted or are ongoing to understand how this technology can be implemented in practical propulsion systems. The successful realization of a PDE propulsion system depends on improving its ability to operate under extreme temperature and pressure conditions inherent in high-frequency firing, while using robust ignition systems and achieving reasonable physical size. Achieving repetitive and coherent detonations over significant durations remains a major challenge for any current PDE system due to highly unstable pressure and thermal loads. Furthermore, accomplishing the Transition from Deflagration to Detonation (DDT) within a physically feasible detonation tube length (relative to its diameter) places further engineering constraints on PDE system optimization.Currently, there are several conceptual ways to achieve detonations in PDE systems, broadly classified into three types. First, the use of high-energy sources to ignite the fuel-air mixtures directly with various means such as high-energy arc discharges, lasers, explosives, etc. High-energy arc discharges are believed to impart more energy to the gaseous mixture than conventional spark ignition systems, with the aim of rapidly inducing DDT. However, this method is not efficient, and the associated circuits are bulky and cumbersome. Second, a hybrid or two-stage system in which an initially smaller quantity of fuel-air mixture is used to create a hot turbulent jet that continues into another chamber filled with the main fuel-air mixture to create detonations. Finally, low-energy ignition sources are used in conjunction with a TDD enhancement mechanism, such as spirals, grooves, and obstacles along the deflagration path.This thesis presents fundamental studies on the chemical and physical properties of three fuels of interest for advanced energy and propulsion sectors. The studies rely on innovative experimental methods to fill gaps in the understanding of the chemistry and gas dynamics of each fuel. The first part of the study focuses on determining the fundamental combustion parameters of propane/air, propane-IPN (isopropyl nitrate) /air, IPN/air, and propylene/air. Expanding spherical flames were studied in a spherical bomb over a wide range of equivalence ratios for two temperatures and one pressure. These measurements were initially carried out at room temperature (300 K) because it is the easiest temperature to work with and has the most abundant literature data for validation. This validation is necessary before considering temperature and pressure increases in the future.The second part concentrates on the phenomenon of detonation and its intrinsic properties in these same mixtures. To conduct this work, a shock tube with two configurations (Transition-Shock-Detonation and Transition Deflagration to Detonation) was adopted to reduce the transition distance and time.In conclusion, this research project aims to study the sensitizing effect achieved by adding IPN to propane in the presence of O2 and dilution with N2, within the scope of PDE applications. |
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| Popis jednotky: | Titre provenant de l'écran-titre Ecole(s) Doctorale(s) : École doctorale Énergie, Matériaux, Sciences de la Terre et de l'Univers (Centre-Val de Loire ; 2012-....) Partenaire(s) de recherche : Institut de combustion aérothermique réactivité et environnement (Orléans, Loiret ; 2007-...) (Laboratoire) Autre(s) contribution(s) : Laurent Catoire (Président du jury) ; Said Abid (Membre(s) du jury) ; Rémy Mével, Nathalie Lamoureux (Rapporteur(s)) |
| Médium: | Configuration requise : un logiciel capable de lire un fichier au format : PDF |