6.3 Détonation dans le mélange
d'aérosol de gouttelettes de kérosène/air
Nous présentons ici, les résultats des
expériences effectuées sur la détonation
hétérogène du mélange kérosène Jet-A1
~ Air. Les gouttelettes sont de taille moyenne 5 à 6 um et le domaine de
richesse est compris entre 1,1 et 1,5. Le but est de se placer dans conditions
optimales pour faciliter l'établissement d'une détonation stable
et autonome en vue d'obtenir des structures cellulaires.
La détonation s'effectue avec un booster contenant un
prémélange ??2??4/??2 sous 2 bars de pression
initiale.
6.3.1 Formation de la détonation
Après la détonation du prémélange
introduit dans le booster, la membrane de mylar est rompue et un choc est
généré dans le tube principal et se propage jusqu'à
la partie supérieure du tube. Sur la figure 6.3, l'évolution de
la pression dans le tube à détonation enregistrée entre
les capteurs K1 et K7 est représentée pour une richesse r =
1,1.
Figure 6.3 - Profils de pression et diagramme
de marche, enregistrés en K1, K2, K3, K4, K5, K6 et K7 de la
détonation du
mélange Kérosène/Air, C11H22 +
16,5 (O2 + 3.76); r=1,1 et d0 = 5um
6.3.2 Célérité de
détonation
K7
K6
K5
Célérité de détonation (m/s)
1600,00
1500,00
1400,00
1300,00
1200,00
1100,00
1000,00
900,00
800,00
1800 2000 2200 2400 2600 2800 3000 3200
distance de propagation (mm)
Test 2,3 ~ Kérosène/Air ~ r=1,1 ~ Booster
seul H4/O2 à 2 bars
Booster seul Test 2 Test 3
Aucune structure cellulaire relevée sur la plaque de
suie
Page | 56
Capteur K4 Capteur K5 Capteur K6 Capteur K7
Figure 6.4 - Célérité
moyenne du front en fonction de la distance de propagation et enregistrement de
la structure cellulaire pour le mélange kérosène/air avec
une richesse = 1,1
La figure 6.4 montre que la célérité
décroit à partir de 1400 m/s jusqu'à passer à une
valeur de célérité inférieure à celle du
booster seul, il n'y a donc pas détonation mais bien extinction puisque
dans ce cas-ci, la célérité ne se stabilise pas à
une valeur constante. Le système tend à revenir vers
l'état caractérisé au point 6.2 lors du tir booster
seul.
Trois tests ont été réalisés pour
cette valeur de richesse afin de tester la reproductibilité des
résultats, deux d'entre eux ont fourni les mêmes constations
repris à la figure 6.4. Toutefois, l'un des tests a fourni une structure
cellulaire bien particulière (figure 6.5) cependant le système
d'acquisition de pression ne s'est pas mis en marche suite à un
problème d'ordre électrique sur le système. Les valeurs de
pressions et de célérité sont donc
inconnues pour ce test.
Sens de propagation
Figure 6.5 - Enregistrement de la structure
cellulaire du mélange kérosène/air - r=1,1 - Test 1
L'enregistrement révèle sur la plaque de suie
une structure de type hélicoïdale. Cette structure est bien connue
et s'obtient souvent lorsque l'on est proche des limites de détonation.
N'ayant pas obtenu de structure avec les autres tests, la richesse 1,1
correspond surement à la limite inférieure de
détonabilité de l'aérosol de kérosène. Afin
d'essayer d'initier de nouveau une détonation, l'amorçage de
nouveaux essais ont été effectuée à une pression
initiale du booster de 3 bars et une richesse de 1,3. Les enregistrements de
pression sont reproduits sur la figure 6.6 et ceux de
célérité et de la structure cellulaire sur les figures 6.7
à 6.10.
Page | 57
Page | 58
Figure 6.6 - Profils de pression et diagramme de
marche, enregistrés en K1, K2, K3, K4, K5, K6 et K7 de la
détonation du mélange Kérosène/Air, C11H22 + 16,5
(O2 + 3.76); r=1,3 et d0 = 5um
Célérité de détonation (m/s)
1800,00
1700,00
1600,00
1500,00
1400,00
1300,00
1200,00
1100,00
1800 2000 2200 2400 2600 2800 3000 3200
distance de propagation (mm)
Test 4,5,6 ~ Kérosène/Air ~ r=1,3 ~ Booster
H4/O2 à 3 bars
Test 4 Test 5 Test 6 Booster seul
K7
K6
K5
Page | 59
Capteur K4 Capteur K6
Capteur K5 Capteur K7
Figure 6.7 - Célérité
moyenne du front en fonction de la distance de propagation et enregistrement de
la structure cellulaire pour le mélange kérosène/air avec
une richesse = 1,3
? Structures cellulaires enregistrées
pour ce mélange
Sens de propagation
Figure 6.8 - Enregistrement de la structure
cellulaire du mélange kérosène/air - r=1,3 - Test 4
Figure 6.9 - Enregistrement de la structure
cellulaire du mélange kérosène/air - r=1,3 - Test 5
Figure 6.10 - Enregistrement de la structure
cellulaire du mélange kérosène/air - r=1,3 - Test 6
La figure 6.7 montre que la célérité
décroit jusqu'à une valeur de #177; 1500 m/s. Les figures 6.8
à 6.10 montrent différentes structures, en effet à la
figure 6.9 on observe une demi-cellule de cellule plus large que le tube
>> 53 mm.
Page | 60
| 
