Synthèse et conclusion
L'objectif de ce TFE était d'apporter une meilleure
connaissance des caractéristiques et des mécanismes de
propagation des détonations dans des milieux
hétérogènes composés d'aérosols de
gouttelettes liquides de kérosène dans une atmosphère
gazeuse oxydante. Le travail a consisté à mettre en
évidence l'existence de la structure cellulaire de détonation,
avec un aérosol de gouttelettes de kérosène de taille 5
um. Ainsi, une étude purement expérimentale a été
menée.
Le montage expérimental mis au point pour cette
étude est composé principalement d'un tube à
détonation vertical, d'environ 4 m de longueur et de section
carrée 53*53 mm. Le tube est instrumenté sur toute sa longueur de
capteurs de pressions pour suivre l'évolution de la pression et de la
célérité au cours de la propagation de l'onde incidente,
ainsi que de plaques disposées en paroi permettant le relevé de
la structure cellulaire par la méthode des traces de suie, sur une
distance de 400 mm. Cette installation possède une
caractéristique importante qui est la génération de
l'aérosol par atomiseur ultrasonique. La méthodologie
utilisée permet de remplir le tube à détonation sur toute
sa longueur tout en ayant des aérosols de caractéristiques
contrôlées et une distribution granulométrique quasi
monodispersée.
Les expériences ont été
réalisées avec du kérosène Jet-A1 dispersé
dans de l'air pour une granulométrie d'aérosols de 5 um, dans des
conditions de température et de pression ambiante.
Les résultats ont mis en évidence qu'il
était possible d'observer les traces de la structure cellulaire de
détonation dans les mélanges d'aérosols de gouttelettes
liquides combustibles étudiés. Ce résultat est important,
puisque les résultats expérimentaux obtenus sont novateurs.
Il a été possible durant la phase
expérimentale, de dégager des conditions opératoires
permettant d'initier des détonations dans des aérosols
dispersés dans l'air. Par contre, il est très difficile
d'affirmer si la détonation obtenue est stable et autonome, ce qui
nécessiterait l'observation de la propagation du front sur une distance
plus longue. Néanmoins, dans le cas du mélange avec l'air
suroxygéné, il semble qu'un régime de propagation de
détonation stable et autonome ait été atteint.
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En conséquence, il apparait que les aérosols de
gouttelettes liquides de kérosène dans l'air, de
granulométrie suffisamment petite, peuvent détoner. La plupart
des travaux antérieurs s'accordaient à dire qu'il était
très difficile, voire même impossible, de faire détoner cet
aérosol dans de l'air. Les détonations n'étaient obtenues
que dans de l'oxygène pur ou dans le cas d'air mais avec un
préchauffage permettant la vaporisation des gouttelettes afin de
générer la propagation en phase gazeuse.
Ce travail complète les travaux antérieurs
réalisés sur l'influence de la granulométrie sur la
détonation des mélanges diphasiques et montre que la
granulométrie des gouttelettes est un paramètre physique
influençant la détonation.
L'ensemble des résultats obtenus montre que le
kérosène Jet-A1 est un carburant difficile à faire
détoner avec l'air. L'influence de la granulométrie des
gouttelettes sur les mécanismes de propagation des détonations en
milieu biphasique doivent être poursuivis. En effet, les résultats
ont été obtenus avec une granulométrie très fine.
La taille des cellules de détonation obtenues avec le
kérosène est assez importante. Il est donc nécessaire
d'étudier plus en détail l'influence de la richesse, de la
granulométrie et de la dilution du mélange sur la
détonation du kérosène.
Des perspectives peuvent être envisagées afin
d'améliorer les résultats obtenus avec le kérosène.
La taille de la cellule obtenue étant de l'ordre de grandeur de la
section du tube, une manière de la diminuer serait d'agir sur la
réactivité du mélange par exemple en travaillant à
des conditions de pression supérieure à 1 atm dans le tube
à détonation, tout en veillant à conserver des
caractéristiques d'aérosols reproductibles. Une autre voie
explorable est l'utilisation de mélange hybrides deux combustibles (l'un
gazeux, l'autre liquide) + un oxydant.
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