Eets des parois sur la production de gaz brûlés

Sur la gure 4.21, l'évolution du ratio de distribution de masse d'air entraîné reair, déni par l'équation 3.57, est représentée pendant la phase de combustion. Ce ratio croît avec le rayon de amme rf lam. Il contrôle directement l'alimentation en réactifs de la portion

de amme en interaction avec les parois (voir équation 3.59). Autrement dit, au fur et à mesure que la amme avance dans la chambre de combustion, l'alimentation en réactifs de la zone en interaction avec les parois est favorisée par rapport à celle de la zone en propagation libre.

Ceci est conrmé par la gure 4.23, sur laquelle nous comparons les nombres de moles d'air en réaction dans les zones de réaction en propagation libre et en interaction avec les parois. Dans un premier temps, l'entraînement de gaz frais étant moins important dans la portion de amme en interaction avec les parois, le nombre de moles d'air en réaction y est moins élevé. A partir de θ = 365deg, les nombres de moles entraînés dans les deux portions de amme sont équivalents : le nombre de moles d'air en réaction devient plus important dans

Figure 4.20  Nombres de moles d'air entraîné, en réaction et brûlé, dans les portions de amme en propagation libre (en haut) ; en interaction avec les parois (en bas)

la zone de réaction en interaction avec les parois que dans la zone en propagation libre. En eet, dans la portion de amme en propagation libre, le gain en nombre de moles, lié à l'entraînement, devient inférieur à la perte en nombre de moles, liée à la combustion, à partir de θ = 361, 5 deg. Ceci n'arrive qu'à partir de θ = 366 deg dans la portion de amme en interaction avec les parois (voir gure 4.22).

La gure 4.23 met également en relief le fait que les nombres de moles de réactifs sont plus importants dans la zone à proximité des parois lorsque 20% de gaz brûlés est produit dans la chambre de combustion.

Sur la gure 4.24, les nombres de moles de gaz brûlés, produits respectivement par les zones de réaction en propagation libre et en interaction avec les parois, sont comparés. La

Figure 4.21  Evolution du ratio de distribution de masse d'air entraîné

Figure 4.22  Comparaison des dérivées des nombres de moles d'air entraînés, en réaction et brûlés dans les portions de amme en propagation libre et en interaction avec les parois production de gaz brûlés est plus lente dans la zone en interaction avec les parois que dans la zone en propagation libre. Ce ralentissement est dû à deux phénomènes :

1. la zone de réaction en interaction avec les parois a une température plus faible que la zone de réaction en propagation libre. Le temps caractéristique de combustion dans la zone en interaction avec les parois est donc plus important que celui de la zone en propagation libre

2. jusqu'à θ = 365 deg, les nombres de moles en réaction dans la portion de amme en interaction avec les parois sont moins importants que dans la portion en propagation libre.

Nous cherchons à quantier les eets de ces deux phénomènes sur le ralentissement de la production de gaz brûlés dans la zone en interaction avec les parois.

Figure 4.23  Comparaison des nombres de moles de réactifs dans les zones de réaction en propagation libre et en interaction avec les parois

Figure 4.24  Nombres de moles de gaz brûlés produits par les zones de réaction en propagation libre et en interaction avec les parois

Dans un premier temps, les températures d'équilibre des gaz brûlés en propagation libre Tgb,plet en interaction avec les parois Tgb,ip sont tracées sur la gure 4.25, lorsque les parois

sont adiabatiques (en haut) et non adiabatiques (en bas). Pour des parois adiabatiques (respectivement non adiabatiques), les températures d'équilibre de gaz brûlés sont égales (respectivement les pertes thermiques pariétales créent un gradient thermique au voisinage des parois et la température des gaz brûlés en interaction avec les parois est plus faible). D'ailleurs, le gradient de température devient plus important quand les pertes thermiques pariétales dQ

gb,ip

Figure 4.25  Températures d'équilibre de gaz brûlés avec des parois adiabatiques (en haut) et non adiabatiques(en bas)

Dans un second temps, les nombres de moles de gaz brûlés, produits dans les zones de réaction en propagation libre et en interaction avec les parois, sont tracés sur la gure 4.26, respectivement lorsque les parois sont adiabatiques et non adiabatiques. Les deux courbes représentatives de la production de gaz brûlés dans la zone de réaction en propagation libre, avec parois adiabatiques et non adiabatiques, sont superposées. Cela conrme que les pertes thermiques pariétales n'ont pas d'eet sur la production de gaz brûlés dans la portion de amme en propagation libre. La production de gaz brûlés est ralentie dans la zone de réaction en interaction avec les parois jusqu'à θ = 365 deg, que les parois soient adiabatiques ou non. Ce ralentissement est dû au modèle de combustion : ce dernier génère, jusqu'à θ = 365 deg, une alimentation en réactifs moins importante dans la portion de amme au voisinage des parois. A partir de θ = 365 deg, les nombres de moles en réaction

sont plus importants dans la portion de amme en interaction avec les parois. Quand les parois sont adiabatiques, le ralentissement de la production de gaz brûlés dans la zone en interaction avec les parois devient moins signicatif pour θ > 370 deg. En revanche, quand les parois sont non adiabatiques, la production de gaz brûlés dans la zone en interaction avec les parois reste bien ralentie, notamment pour θ > 370 deg. Le tracé sur la gure 4.27 des vitesses molaires de combustion dans la zone de réaction en interaction avec des parois adiabatiques et non adiabatiques, conrme également ce résultat.

Les pertes thermiques pariétales jouent donc un rôle majeur dans ce ralentissement.

Figure 4.26  Comparaison des nombres de moles de gaz brûlés produits par les zones de réaction en propagation libre et en interaction avec les parois, pour des parois adiabatiques et non adiabatiques

4.3.3.3 Calcul des dérivées de température d'équilibre des gaz brûlés en pro-