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Thèse de Fabien Tagliante*

La distance entre l’injecteur de carburant et le lieu où la flamme finit par se stabilisera est un facteur majeur impactant la production de suies dans les cylindres de moteurs à allumage par compression. Cette production s’amenuise, voire s’annule, lorsque la distance en question est grande. Or, celle-ci est conditionnée par les interactions entre l’écoulement turbulent, généré par le jet très haute pression de carburant liquide, et les réactions résultant des cinétiques chimiques induites. Pour être comprises, ces interactions complexes doivent être étudiées à de très petites échelles et sous des conditions thermodynamiques sévères.

Ceci a été réalisé par l’utilisation combinée de diagnostics optiques et de simulations numériques. Pour les travaux expérimentaux, on a eu recours à une enceinte haute pression, munie d’accès optiques permettant de visualiser l’évolution temporelle du jet et de sa combustion au moyen de différentes techniques laser simultanées(1).

Des simulations 3D de jets gazeux similaires aux jets réels diphasiques liquide/gaz ont été réalisées, fournissant une reproduction très détaillée des interactions locales(2).

Figure Tagliante
Modèle conceptuel pour la stabilisation d’une flamme Diesel.


Le modèle conceptuel résultant (figure) propose une compréhension plus précise des interactions entre des phénomènes identifiés lors de travaux antérieurs — propagation à contre-courant de flammes prémélangées et auto-inflammations (spontanées ou sous l’effet de gaz chauds) — et, pour la première fois, une compréhension détaillée de leur impact sur la stabilisation d’une flamme Diesel.

Des modélisations simplifiées utilisant ces connaissances nouvelles pourront permettre le développement de solutions techniques afin de réduire significativement les suies produites dans les moteurs à allumage par compression.

a - Distance dite de lift-off.
 


*Thèse intitulée "Combined study by direct numerical simulation and optical diagnostics of the flame stabilization in a Diesel spray"

(1) F. Tagliante, L. M. Malbec, G. Bruneaux, L. M. Pickett, C. Angelberger.
DOI : 10.1016/j. combustflame.2018.07.024

(2) F. Tagliante, T. Poinsot, L. M. Pickett, P. Pepiot, L. M. Malbec, G. Bruneaux, C. Angelberger.
DOI : 10.1016/j.combustflame.2018.12.007

Contacts scientifiques : christian.angelberger@ifpen.fr - gilles.bruneaux@ifpen.fr

>> NUMÉRO 39 DE SCIENCE@IFPEN