Étude expérimentale des explosions de poussières métalliques et des mélanges hybrides aluminium/méthane/air
Ces travaux de thèse portent sur l évaluation des paramètres de sensibilité et de sévérité des poudres métalliques d aluminium et de zirconium pour des applications liées à la sécurité et à la gestion des risques industriels. En raison de la haute densité énergétique de l aluminium, l étude a été ét...
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| Auteur principal: | |
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| Autres auteurs: | , , , , , , |
| Format: | Thèse numérique |
| Langue: | Français |
| Publié: |
2025.
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| Sujets: | |
| Accès en ligne: | Accès au texte intégral https://theses.univ-orleans.fr/public/2025ORLE1042_va.pdf http://www.theses.fr/2025ORLE1042/abes https://theses.hal.science/tel-05493816 |
| Note: |
Titre provenant de l'écran-titre Ecole(s) Doctorale(s) : Energie, Matériaux, Sciences de la Terre et de l'Univers - EMSTU Partenaire(s) de recherche : PRISME - Laboratoire Pluridisciplinaire de Recherche en Ingénierie des Systèmes et Mécanique Energétique (Laboratoire) Autre(s) contribution(s) : Fabien Halter (Président du jury) ; Olivier Dufaud, Jean-François Brilhac, Myriam Millogo, Stéphane Bernard, Florian Galliano (Membre(s) du jury) ; Olivier Dufaud, Jean-François Brilhac (Rapporteur(s)) |
| Autres localisations: | Voir dans le Sudoc |
| Variante du titre: | Experimental study of metal dust explosions and hybrid mixtures of aluminum/methane/air |
| Résumé: | Ces travaux de thèse portent sur l évaluation des paramètres de sensibilité et de sévérité des poudres métalliques d aluminium et de zirconium pour des applications liées à la sécurité et à la gestion des risques industriels. En raison de la haute densité énergétique de l aluminium, l étude a été étendue aux mélanges hybrides aluminium/méthane/air pour des applications de propulsion. L objectif est de caractériser les poudres métalliques en termes de paramètres de sensibilité dans le tube de Hartmann et en termes de paramètres de sévérité dans la sphère de 20 L. Pour l étude des mélanges hybrides aluminium/méthane/air, l objectif est d évaluer, d une part, l effet de l ajout de différentes teneurs en méthane sur les propriétés d allumage, de combustion et d explosion de ces mélanges, et d autre part, de comprendre les mécanismes de combustion et d interaction entre les deux combustibles. Les tests effectués dans la sphère de 20 L ont permis de déterminer les délais d allumage, la pression maximale d explosion, la vitesse maximale de montée en pression ainsi que les températures de flamme et de particules. Les résultats expérimentaux ont montré que ces mélanges hybrides peuvent être explosifs même lorsque la concentration en poussière et la concentration en gaz sont respectivement en dessous de la concentration minimale explosive (CME) et de la limite inférieure d explosivité (LIE). Les paramètres de sévérité des mélanges hybrides sont supérieurs à ceux obtenus pour les mélanges aluminium/air et les mélanges méthane/air, révélant des effets de synergie. Une approche thermodynamique a été adoptée pour la combustion des mélanges hybrides aluminium/méthane/air dans la sphère de 20 L à l aide du logiciel Ansys® Chemkin. This thesis work focuses on the evaluation, of sensitivity and severity parameters of aluminum and zirconium metal powders for applications related to safety and industrial risk management. Due to the high energy density of aluminum, the study was extended to hybrid aluminum/methane/air mixtures for propulsion applications. The objective is to characterize the metal powders in terms of sensitivity parameters in the Hartmann Tube and in terms of severity parameters using the 20 L sphere. For the study of aluminum/methane/air hybrid mixtures, the aim is to assess, on the one hand, the effect of adding different methane concentrations on the ignition, combustion and explosion properties of these mixtures, and on the other hand, to understand the combustion and interaction mechanisms between the two fuels. Tests carried out in the 20 L sphere enabled the determination of ignitions delays, maximum explosion overpressure, maximum rate of pressure rise as well as flame and particle temperatures. The experimental results showed that these hybrid mixtures can be explosive even when the dust concentration and gas concentration are below their respective minimum explosive concentration (MEC) and lower flammability limit (LFL). The severity parameters of hybrid mixtures are higher than those obtained for aluminum/air and methane/air mixtures, revealing synergistic effects. A thermodynamic approach was adopted for the combustion of aluminum/methane/air hybrid mixtures in the 20 L sphere using Ansys® Chemkin software. |
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| Description: | Titre provenant de l'écran-titre Ecole(s) Doctorale(s) : Energie, Matériaux, Sciences de la Terre et de l'Univers - EMSTU Partenaire(s) de recherche : PRISME - Laboratoire Pluridisciplinaire de Recherche en Ingénierie des Systèmes et Mécanique Energétique (Laboratoire) Autre(s) contribution(s) : Fabien Halter (Président du jury) ; Olivier Dufaud, Jean-François Brilhac, Myriam Millogo, Stéphane Bernard, Florian Galliano (Membre(s) du jury) ; Olivier Dufaud, Jean-François Brilhac (Rapporteur(s)) |
| Format: | Configuration requise : un logiciel capable de lire un fichier au format : PDF |
| Accès: | Thèse soumise à l'embargo de l'auteur jusqu'au 19 novembre 2025 |