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Application d’un modèle thermodiffusif pour l’étude de la propagation d’une flamme de prémélange dans des canaux

M. Alliche 1, S. Chikh 2 and P. Haldenwang 3

1 Laboratoire LMP2M, Centre Universitaire de Médéa, Quartier Ain Dheb, Médéa, Algérie
2 Faculté de Génie Mécanique et de Génie des Procédés, Université des Sciences et de la Technologie Houari Boumediene, Bab Ezzouar, Alger, Algérie
3 MSNM-GP, IMT La Jetée, Technopôle de Château-Gombert, Marseille, France

Abstract

In this work, the propagation of a premixed flame is studied by applying a thermo diffusive model. The effects of hydrodynamic instabilities are neglected. The Temporal integration is autoadaptative on the time step. We adopted a resolution based on the multigrid method where the grid is refined around the reaction zone of the flame. The study of the interaction between flame and wall revealed the effect of some influential parameters. According to the thermal losses on the walls and of the channel radius, three modes of propagation are identified. It appears in this study that there is an intermediate value of the radius for which the flame can be curved and be propagated provided that its curvature does not exceed a certain limiting value. Indeed, the small radius values choke and extinguish the flame. The extinction will take place if the curvature becomes sufficiently small. In other hand, we frame the limiting values of the loss ratio to the extinction as well as the critical point of the radius values beyond which the premixed flame can be propagated without extinction. That result gives a practical interest to this numerical experiment. The effect of the Lewis number and Zeldovich number is also highlighted.

Résumé

Dans le présent travail, on a étudié la propagation d’une flamme de prémélange, ainsi que les conditions de son extinction en appliquant un modèle thermodiffusif. Les effets des instabilités hydrodynamiques sont négligés. L’intégration temporelle est autoadaptative sur le pas de temps. Par ailleurs, on a adopté une résolution se basant sur la méthode multi grille où le maillage est raffiné autour de la zone de réaction de la flamme. L’étude de l’interaction flamme - paroi a fait apparaître l’effet de quelques paramètres influents. En fonction des pertes thermiques sur les parois et du rayon du canal, trois régimes de propagation sont identifiés. Il apparaît de l’étude qu’il existe une valeur intermédiaire du rayon pour laquelle la flamme peut se courber et se propager à condition que sa courbure ne dépasse pas une certaine valeur limite. En effet, des petites valeurs du rayon étouffent la flamme et l’éteignent. L’extinction aura lieu si la courbure devient suffisamment petite. Par ailleurs, on a pu encadrer les valeurs limites du coefficient de perte à l’extinction, ainsi que le seuil critique des valeurs du rayon au-delà de laquelle la flamme de prémélange peut se propager sans extinction. Ce qui donne un intérêt pratique à cette expérimentation numérique. L’effet du nombre de Lewis et du nombre de Zeldovich est aussi mis en évidence.

Keywords

Interaction flamme paroi - Flamme de pré mélange - Multi grille - Volumes finis - Maillage auto adaptatif.

Application d’un modèle thermodiffusif pour l’étude de la propagation d’une flamme de prémélange dans des canaux
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