Thèse - Toufik BOUSHAKI

Mardi 19 juin 2007
à 13h45
Salle de conférences du CORIA

Du contrôle passif au contrôle actif : Application à l’oxy-combustion dans des brûleurs à jets séparés.

Résumé
L’évolution des normes anti-pollution et l’optimisation des performances des chambres de combustion nécessitent le développement de nouveaux types de brûleurs et l’amélioration des techniques de combustion. Les industriels se tournent vers une nouvelle génération de brûleurs à injection séparée de combustible et de comburant. Le présent travail se porte sur le contrôle de flammes gaz naturel-oxygène turbulentes issues des brûleurs à jets séparés alignés. Trois systèmes de contrôle (un passif et deux actifs) ont été développés visant à améliorer les procédés de combustion en assurant la stabilisation de la flamme et la réduction des polluants. Le contrôle passif est basé sur l’inclinaison des jets latéraux d’oxygène vers le jet central de gaz naturel dans une configuration à jets triple. Le contrôle actif s’est orienté vers l’utilisation de petits jets actionneurs proches de la sortie des injecteurs et qui sont susceptibles de modifier fortement la structure de l’écoulement et d’agir sur le mélange entre les réactifs et par conséquent sur le comportement de la flamme. L’objet de l’étude est de caractériser les effets du contrôle à l’aide de l’imagerie de l’émission spontanée du radical OH dans les zones initiales et finales des flammes, la Vélocimétrie par Image de Particules (PIV), la tomographie laser, les mesures de flux thermiques dans le four et les émissions de polluants tel que les NOx. Les mesures réalisées en utilisant plusieurs configurations du brûleur avec les systèmes de contrôle employés ont permis de mettre en évidence les effets de ces paramètres sur la stabilisation des oxy-flammes, ainsi que sur la topologie et les caractéristiques des écoulements. L’analyse des produits de combustion a montré l’influence des paramètres du brûleur comme la vitesse d’injection et l’écartement des jets sur la production des polluants, ainsi que le rôle du contrôle en terme d’efficacité sur la diminution des oxydes d’azote.

Mots clefs
Oxy-combustion, Flammes suspendues, Stabilisation, Contrôle actif, Brûleur à jets séparés, Chimiluminescence, Vélocimétrie par Image de Particules (P.I.V.), NOx.

Rapporteurs :
Tierry POINSOT, Directeur de Recherche CNRS – IMFT Toulouse
Jean-Michel MOST, Directeur de Recherche CNRS, LCD ENSMA Poitiers

Directeur de thèse, Jean-Charles SAUTET, Professeur Université de Rouen

Examinateurs
Abdelkrim BOUKHALFA, Professeur INSA de Rouen
Bernard LABEGORRE, Ingénieur de recherche Air Liquide, Jouy-en-Josas
Bruno RENOU, Maître de Conférences, INSA de Rouen

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