1.3. La structure cellulaire
1.3.1. Structure cellulaire tridimensionnelle
L'onde de détonation possède une structure
réelle beaucoup plus complexe que celle présentée dans les
modèles de CJ et ZND. C'est en 1927 que Campbell et Woodhead ont
montré le caractère non plan de la détonation. La
structure tridimensionnelle de détonation a été mise en
évidence grâce à des procédés optiques
[Voitsekhovskii et al.,1958], [White, 1961] et par la technique des traces sur
les feuilles de suie [Denisov et Troshin, 1960], [Shchelkin et Troshin, 1965],
[Strehhlow et al., 1967]. La propagation d'une onde de détonation se
réalise avec la formation de points triples, résultant de la
collision de :
? l'onde incidente, qui se propage dans la direction de la
propagation dans le tube
? l'onde de Mach, qui est une onde transverse forte
? l'onde réfléchie, qui est également une
onde transverse
Les points triples évoluent de manière
périodique sur le front dans la direction perpendiculaire à la
direction de propagation. La trajectoire de ces points triples prend alors la
forme de cellules (figure 1.5) dites « cellules de détonation
» [Denisov et Troshin, 1962].
L'ensemble des chocs de tête se déplace dans le
sens longitudinal avec une célérité proche en moyenne de
la valeur DCJ. En effet, sur l'axe longitudinal d'une cellule
élémentaire, la célérité du choc varie de
1,6 ~ 1,8 DCJ à 0,8 ~ 0,6 DCJ. (figure 1.5)
Figure 1.5 - Schéma d'une cellule de
détonation et de la variation de la célérité de
l'onde de détonation le long de l'axe de la
cellule
Page | 13
1.3.2. Structure cellulaire des détonations
hétérogènes
Les preuves expérimentales de l'existence de la
structure cellulaire de détonation dans les milieux
hétérogènes biphasiques gaz/gouttelettes liquides sont en
nombre très restreint notamment pour les expériences
réalisées dans les conditions standards de température et
de pression (T = 293 K et 1 bar).
Quelques études expérimentales ont
été réalisées soit dans des aérosols
très volatils, soit après préchauffage du mélange,
ou encore à des pressions initiales très basses. Dans toutes ces
situations, le carburant était vaporisé dans des proportions
très importantes avant l'initiation de la détonation.
Papavassilou et al. [1993] ont étudié la
détonation dans un tube vertical des aérosols de décane de
5 um dans de l'oxygène pur à température et pression
ambiante. Ils ont observé l'amorçage de la détonation dans
des mélanges décane/oxygène et une propagation
stationnaire et autonome de la détonation même pour les
mélanges hétérogènes à la température
ambiante. Ils ont trouvé que les célérités
mesurées sont inférieures de 10 % aux
célérités théoriques CJ des mélanges gazeux
équivalents. Pour les mélanges très pauvres (r < 0,6),
le déficit en célérité est très important.
Ils ont observé une structure cellulaire similaire à celle
observée en phase gazeuse. Dans un certain nombre d'expériences,
les gouttelettes de carburant ont été vaporisées par
chauffage préalable du tube.
La comparaison de la taille de la structure cellulaire de
détonation pour les mêmes mélanges, d'une part, en phase
condensée hétérogène et, d'autre part, en phase
vapeur homogène indique que les processus physiques intervenant dans la
détonation des aérosols sont responsables de l'augmentation de la
taille de la cellule de détonation.
Les études antérieures, expérimentales ou
numériques, montrent que la détonation n'a été
obtenue que dans le cas de gouttelettes suffisamment fines et une
pré-vaporisation importante. Toutefois, des travaux récents
[Modou MAR, 2012] ont montré que l'on pouvait observer des
détonations d'aérosols dans l'air dans les conditions standards
de température et de pression à condition que les gouttelettes
initiales soient suffisamment fines.
Page | 14
Page | 15
| 
