Abstract FR:

Dans ce travail, les flammes stabilisées par tourbillonnement, assistées par hydrogène (enrichissement en hydrogène et pilotage) sont étudiées expérimentalement via l'expérience MIRADAS. Tout d'abord, les caractéristiques de stabilité statique, telles que les longueurs de flamme et les caractéristiques d'attachement de la flamme sont étudiées via des images de chimiluminescence CH * de flamme et les cas avec pilotage à l'hydrogène, pilotage au méthane et enrichissement en hydrogène sont comparés au cas de référence; d'une combustion méthane-air parfaitement prémélangée, pour une large gamme des richesse et des vitesses. On constate que le pilotage de l'hydrogène est la méthode la plus efficace pour fixer les flammes et étendre les plages de fonctionnement stables de la chambre de combustion. Ensuite, les caractéristiques de stabilité dynamique de l'installation sont étudiées expérimentalement via des cartes de stabilité et il est démontré que l'injection d'une très petite partie de la puissance thermique de l'hydrogène se traduit par un système plus stable ; une extension des points de fonctionnement stables dans les cartes de stabilité, ce qui signifie un fonctionnement global plus sûr. L'enrichissement en hydrogène et le pilotage du méthane sont également explorés et il est démontré que ces méthodes ne sont pas efficaces pour changer les cartes de stabilité, les cartes de stabilité ne sont pas effectuées. Par la suite, les réponses des flammes forcées sont étudiées expérimentalement et il est démontré que le pilotage de l'hydrogène et l'enrichissement en hydrogène provoquent une baisse du délai global de la fonction de transfert de flamme. Avec le pilotage de l'hydrogène, il y a une baisse globale du gain de la fonction de transfert de flamme, mais pour les cas enrichis en hydrogène, le gain est augmenté. Pour les cas pilotés au méthane, il y a une réduction globale du gain de la fonction de transfert de flamme, mais le délai n'est pas affectée. Par conséquent, pour explorer pourquoi et comment la fonction globale de transfert de flamme est modifiée avec différentes stratégies d'injection, des images de flamme forcée sont étudiées. Il est démontré que les changements dans la fonction de transfert de flamme sont causés par le comportement de compétition entre les réponses locales de dégagement de chaleur pour les cas pilotés par l'hydrogène. Autrement dit, il y a une différence de phase entre les réponses locales près du tube d'injection et les bords de la flamme, provoquant un effet de baisse, qui à son tour provoque une baisse du gain de la fonction de transfert de flamme. Ensuite, l'effet de différentes stratégies d'injection sur les émissions de polluants est étudié. Il est démontré que l'ajout d'hydrogène, en configuration d'injection pilote ou d'enrichissement d'hydrogène, entraîne une baisse des émissions de\mathrm{CO_2}pour la même puissance thermique. Les stratégies de pilotage provoquent une légère augmentation des émissions de NOx, mais les résultats montrent qu'une optimisation est possible pour obtenir des flammes stables, à faible \mathrm{CO_2} et à faible NOx. Enfin, les calculs LES et leurs comparaisons avec les résultats expérimentaux sont présentés. La capacité des calculs LES à prédire les réponses de la flamme est affichée et il est démontré que les réponses de la flamme proviennent des interactions des tourbillons qui se forment à la suite des pulsations acoustiques et des flammes. Des flammes sont enroulées autour de ces tourbillons, ce qui augmente la surface de la flamme. Plus loin dans le cycle de forçage, les parties enroulées des flammes commencent à toucher les parois de la chambre de combustion et s'éteignent, ce qui entraîne une perte de surface de la flamme. Ces changements dans la surface de la flamme se traduisent par un taux de dégagement de chaleur fluctuant, consistant en la réponse de la flamme.