Table des matières
Introduction 1
Chapitre 1 5
1 Détonations en phase gazeuse et détonations
hétérogènes gouttelettes liquide/gaz 5
1.1. Généralités sur les détonations
en phase gazeuse 5
1.1.1. Introduction 5
1.1.2. Modélisation de la détonation [Chapman, 1899
; Jouguet 1905] 5
1.1.3. Modèle de Zeldovich - Von Neumann - Döring
(ZND) 9
1.2. Détonation en milieu hétérogènes
gaz/gouttelettes liquides 10
1.2.1. Les détonations hétérogènes
10
1.2.2. Synthèse des principaux travaux antérieurs
10
1.3. La structure cellulaire 12
1.3.1. Structure cellulaire tridimensionnelle 12
1.3.2. Structure cellulaire des détonations
hétérogènes 13
Chapitre 2 15
2. Influence des mécanismes de
désintégration et de vaporisation des gouttelettes sur la
détonation
des aérosols de carburants liquides 15
2.1 Propagation d'une détonation en présence
d'aérosols de gouttelettes liquides 15
2.2 Mode et régime de désintégration de
gouttelettes liquides 16
2.2.1 Désintégration d'un jet liquide 16
2.2.2 Modes et régimes de désintégration de
gouttelettes liquides 18
2.2.2.1 Modèle d'atomisation secondaire 18
2.2.2.2 Modèle de Reitz Diwakar [Reitz, 1986] 18
2.2.3 Caractéristiques des gouttelettes et leur mesure
19
2.2.3.1 Grandeurs caractéristiques des gouttelettes issus
d'un aérosol 19
2.2.3.2 Techniques de mesures granulométrique de
l'aérosol 21
2.3 Mécanisme de vaporisation des gouttelettes liquides
21
2.4 Diamètre de gouttelette et déficit de
célérité de détonation
hétérogène 23
Chapitre 3 25
3. Montage expérimental 25
3.1 Introduction 25
3.2 Le tube à détonation 25
3.3 Le tube à choc 28
3.4 Génération des aérosols de gouttelettes
liquides 28
3.4.1. Les atomiseurs ultrasoniques 29
3.4.2. Le générateur 30
3.4.3. Alimentation de l'atomiseur 30
3.5 Dispositifs de mesure 31
3.5.1 Granulométrie de l'aérosol 31
3.5.2 Mesure de la célérité et de la
pression de détonation 31
3.5.3 Enregistrement de la structure cellulaire 32
3.6 Système de commande et protocole 32
3.6.1 Système de commande 32
3.6.2 Protocole d'essai 33
Chapitre 4 35
4 Caractérisation de la distribution
granulométrique des gouttelettes d'un aérosol 35
4.1 Introduction 35
4.2 Méthode de mesure granulométrique par PDI
(Phase Doppler Interferometry) 35
4.2.1 Principe de mesure par PDI 35
4.2.2 Montage expérimental et protocole d'essai 39
4.3 Etude de la distribution granulométrique des
gouttelettes produites par les atomiseurs 41
4.3.1 Atomiseur ultrasonique 41
4.3.2 Variation du D10 et D32 en fonction du débit
d'oxydant 44
4.3.3 Conclusions 46
Chapitre 5 47
5 Les mélanges réactifs 47
5.1 Introduction 47
5.2 Produits étudiés 47
5.3 Caractéristiques de détonation CJ 50
5.4 Détermination de la richesse du mélange 51
6. Etude expérimentale de l'influence de la taille des
gouttelettes sur la détonation d'aérosols de
carburants liquides 53
6.1 Introduction 53
6.2 Initiation de la détonation par un tube à choc
(booster) 53
6.3 Détonation dans le mélange d'aérosol de
gouttelettes de kérosène/air 55
6.3.1 Formation de la détonation 55
6.3.2 Célérité de détonation 56
6.3.3 Pression de détonation 61
6.3.4 Structure cellulaire de détonation 62
6.3.5 Influence de la pression initiale du booster 63
6.3.5.1 Célérité de détonation 64
6.3.5.2 Pression de détonation 65
6.3.6 Synthèse des résultats obtenus pour le
mélange kérosène/air 66
6.3.7 Bilan pour le mélange kérosène/air
68
6.4 Détonation dans le mélange d'aérosol de
gouttelettes de kérosène/air suroxygéné 69
6.4.1 Richesse r = 1 69
a. Formation de la détonation 69
b. Célérité de la détonation 70
c. Pression de détonation 71
6.4.2 Richesse r = 1,3 72
a. Célérité de détonation 72
b. Pression de la détonation 73
6.4.3 Synthèse des résultats obtenus pour les
mélanges kérosène/air suroxygéné 74
Synthèse et conclusion 75
Bibliographie 77
Annexes 79
Annexe AI : Etude à l'état Chapman-Jouguet (CJ)
79
Annexe AII : Calibrage du système d'atomisation de
gouttelettes et détermination de la richesse 83
a. Introduction 83
b. Calibrage massique 83
c. Détermination de la richesse 85
i. Introduction 85
ii. Méthodologie de calcul de la richesse 85
d. Vitesse et temps de balayage dans le tube 92
Annexe AIII: Specification Jet-A1 de l'American Society for
Testing and Materials (ASTM) 96
Annexe AIV : Calcul des caractéristiques de la
bouteille de mélange O2 + 2 N2 par la méthode des
pressions partielles via EES. 97
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