IV-I-4. Contours de la fraction NO et de la
température statique
On sait que le mécanisme dominant pour produire le NO est
l'effet thermique qui apparaît à
des températures supérieures à
1000C° à partir de l'azote de l'air (fig.IV-I-4). La
quantité de NO thermique augmente avec la température maximale de
la flamme ; pour des températures supérieures à
1300°C sa formation est indépendante du temps de séjours
[11].
Re C4H10 = 3376 Re C4H10 = 3939
Re C4H10 = 4502
Re C4H10= 1688 Re C4H10= 2251
Figure-IV-I-6: contours de la fraction massique
NO pour un nombre de Reynolds du butane variable (Reair = 214).
Dans la figure (IV-I-2) on voit que l'augmentation du nombre
de Reynolds du carburant influence l'aérodynamique de la flamme. Cette
augmentation du nombre de Reynolds fait augmenter la zone de cisaillement entre
la couche fluide. Ce cisaillement engendre des tourbillons de
différentes tailles. Ces tourbillons favorisent le mélange entre
l'air et le carburant.
Re C4H10 = 3376 Re C4H10 = 3939
Re C4H10 = 4502
Figure-IV-I-7: contours de la température
statique pour un nombre de Reynolds du butane variable (Reair = 214).
Cette augmentation du nombre de Reynolds augmente le nombre de
tourbillons de petites tailles dus au mécanisme d'étirement de la
flamme et provoque l'extinction de celle-ci.
En comparant les fig. (IV-I-2) et (IV-I-7) on trouve que la
zone la plus tourbillonnaire correspond à la zone des plus hautes
températures. L'intensité de turbulence augmente avec le nombre
de Reynolds (fig. (IV-I-3)) et on observe que cette intensité influence
l'orientation de la flamme (fig. (IV-I-7) et ceci est bien
représenté par la figure donnant la variation de mélange
de HO fig. (IV-I-4).
Pour un nombre de Reynolds égal 1688 K (figureIV-I-7)
la flamme se stabilise sur les becs des deux jets. C'est la zone où se
trouve une concentration du mélange proche de celui de la
stoectiométrie. Une légère augmentation du nombre de
Reynolds provoque un détachement de la flamme en deux petites flammes.
L'un rattachée aux jets et l'autre détachée (Re
C4H10=2251). Ensuite, la flamme détachée disparaît
complètement à cause de la concentration en C4H10. Une
seule flamme reste mais est de dimension réduites.
1680
1660
1640
1620
1600
1580
1560
1540
1520
1500
1480 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 1,8 2,0
-10
0,06 0,07 0,08 0,09 0,10 0,11 0,12 0,13 0,14 0,15 0,16
Re
40
70
60
50
30
20
10
0
Reair=214 (Vair=1.5 m/s) Numé.
ReC4H10=1688 VC4H10=0.75 m/s
ReC4H10=2251 VC4H10=1 m/s
ReC4H10=3376 VC4H10=1.5 m/s
ReC4H10=3939 VC4H10=1.75 m/s
ReC4H10=4502 VC4H10=2 m/s
Intensité de turbulence (%)
Figure-(IV-I-8):Variation de la température en
Figure-(IV-I-9): Intensité de turbulence pour un
foncion du nombre de Reynolds du butane. ReC4H10 variable sur
l'axe entre les jets.
260
240
220
200
180
160
140
120
100
80
60
Reair=214 (Vair=1.5 m/s) Numé.
ReC4H10=1688 VC4H10=0.75 m/s
ReC4H10=2251 VC4H10=1 m/s
ReC4H10=3376 VC4H10=1.5 m/s
ReC4H10=3939 VC4H10=1.75 m/s ReC4H
10=4502 VC4H 10=2 m/s
260
240
220
200
180
160
140
120
100
80
Reair=214 (Vair=1.5 m/s) Numé. ReC4H10=1 688
VC4H 10=0.75 m/s ReC4H10=2251
VC4H10=1 m/s ReC4H10=3376 VC4H
10=1.5 m/s ReC4H10=3939 VC4H
10=1.75 m/s ReC4H10=4502 VC4H 10=2
m/s
60
-0,1 0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 1,1
Fraction massique de C4H10 0,00 0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 0,30
Figure-(IV-I-10): Fraction massiques de C4H10 pour un
ReC4H10 variable sur l'axe entre les jets.
Fraction massique de CO
Figure-(IV-I-11): Fraction massiques de CO pour un
ReC4H10 variable sur l'axe entre les jets.
Dans la fig. (IV-I-9) on voit que l'augmentation du nombre de
Reynolds du butane provoque un accroissement de l'intensité de
turbulence dans le champ de l'écoulement.
Pour des ReC4H10 supérieurs à 1688
(la concentration en butane est supérieure à celle de l'air), on
obtient un mélange riche en carburant et avec une intensité
turbulente élevée. On obtient une bonne consommation du
C4H10. Ce ci est montré par la fig. (IV-I-10). Les
résultats donnant OH (Fig.IV-I-4) montrent que la quantité
produite du radical OH augmente avec l'augmentation du débit de
combustible. Par contre elle n'influe pas sur l'orientation de la flamme. Donc
si on veut changer la direction de la flamme, on fait varie le débit de
carburant. On voit que l'augmentation du débit de C4H10
augmente la quantité de particules de carbone. Ceci diminue la
concentration en CO (fig.VI-I-1 1). Même si le mélange est
très riche en carburant la production de CO diminue avec l'augmentation
du débit de carburant.
250
200
150
100
50
0
Reair=214 (Vair=1.5 m/s) Numé.
ReC4H10=1688 VC4H10=0.75 m/s
ReC4H10=2251 VC4H10=1 m/s
ReC4H10=3376 VC4H10=1.5 m/s
ReC4H10=3939 VC4H10=1.75 m/s
ReC4H10=45oe VC4H10=2 m/s
0,00000 0,00001 0,00002 0,00003 0,00004 0,00005
NO
Figure-(IV-I-12): Fraction massiques de NO pour un
ReC4H10 variable sur l'axe entre les jets.
L'augmentation du nombre de Reynolds du butane entraîne
une augmentation de la concentration en NO fig. (IV-I-12). D'après les
contours de la fig. (IV-I-6) le champ de concentration élevé en
NO se situe dans la zone où se trouve une concentration importante en
C4H10. A partir de Y/D=100 et jusqu'à 150 pour ReC4H10 =1688
la production de NO est négligeable. Cette quantité de NO devient
significative à partir de ReC4H10 =4502. Cette bande de
transition entre ces deux nombres de Reynolds suivit par trois autres cas qui
produit presque la même quantité en NO. A partir de Y/D=250 ces
concentrations se rapprochent d'une grandeur minimale. C'est la position
où se trouve le front de flamme.
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