Flammes pré mélangées

En 2005, Li, Z. W., S. K. Chou, et al. font une étude expérimentale de l’influence du diamètre de la micro chambre de combustion sur une flamme pré mélangée. Les micros chambres de combustion avec des diamètres variant entre 2 et 6 mm sont étudiées. Les effets du diamètre sur le profil de vitesse transversale, la température, la fraction massique des espèces ainsi que la perte de chaleur axiale volumétrique et la contrainte de cisaillement

de surface sont simulés et analysés. Les résultats montrent qu’il existe une région plate sur les profils transversaux de la flamme de la micro chambre de combustion de 6 mm, profil qui n’existe pas sur celle de 2 mm; la structure non plate reflète les effets de parois [46]. La même année, Maruta, K., T. Kataoka, et al. s’attardent sur les flammes pré mélangées en micro combustion; ils utilisent un tube de quartz de 2mm de diamètre chauffé en aval par une source de chaleur externe, ce qui conduit à avoir un gradient de température à l’intérieur du tube. Diverses flammes sont observées, présentant un comportement dynamique, des mouvements oscillatoires cycliques et répétitifs d’allumage et d’extinction de la flamme[31]

En 2006, Kim, K. T., D. H. Lee, et al. se proposent d’étudier les causes d’extinction de la flamme dans un micro réacteur. La distance à laquelle elle se produit, mais aussi le rôle joué par la disparition des radicaux libres de la surface des parois[47]; il ressort de leur étude expérimentale que les distances d’extinction sont indépendantes des caractéristiques des parois, de l’absence d’oxygène, de la rugosité limite, ou des impuretés à de faibles températures, ce qui n’est pas le cas lorsque les températures sont élevées, car la disparition des radicaux joue en ce moment un rôle crucial sur le processus d’extinction, les radicaux libres échauffés servant à la ré ignition du mélange réactif froid.

En 2007, Lee, K. H. et O. C. Kwon proposent une étude numérique sur la structure des micros flammes pré mélangées méthane/air pour la production de la micro énergie[48]. Les auteurs révèlent que la stabilité de la micro flamme est affectée par la présence de combustible imbrûlé entre la base de la micro flamme et le bord du micro tube. Ils préconisent que l’injection des réactifs se fasse de manière à éviter un dépôt de réactifs sur la paroi du tube, ce qui atténuerait l’extinction de la flamme.

Tsuboi, Y., T. Yokomori, et al. étudient, en 2008, les caractéristiques d’extinction d’une flamme pré mélangée dans un micro canal chauffé à pression réduite. Les effets de la pression, de la vitesse d’écoulement et de la composition du mélange des réactifs sur les limites d’extinction des flammes pré mélangées de méthane/air dans un canal de 2 mm de diamètre avec un gradient de température ont été étudiés expérimentalement et numériquement dans des conditions de faibles pressions(0.2-0.05 atm). On retient que dans de telles conditions, il est possible de simuler des micros flammes, étant donné qu’elles deviennent plus épaisses avec la baisse de pression. Les simulations numériques et les expériences effectuées montrent que les limites maximales supérieures de soufflage de la flamme dans les conditions de faibles pressions se trouvent être du côté du mélange pauvre. Les régions inflammables dans ces conditions montrent une tendance asymétrique dans un ratio de mélange stœchiométrique alors que la région inflammable conventionnelle à pression atmosphérique n’est pas symétrique.

En 2009, Li, J., S. K. Chou, et al. à la suite d’une précédente étude sur les micros flammes pré mélangées s’attardent sur le comportement transitoire de celles-ci[49]. Par un dispositif de prise de sons, les émissions acoustiques de la flamme sont analysées. Le but est de faire une étude de la distribution des températures des parois, par rapport au diamètre, à la longueur de la chambre de combustion, à la vitesse d’entrée des réactifs et au ratio équivalent. Il apparait que, lorsque le micro réacteur fonctionne comme émetteur, l’efficacité maximale du système est atteinte lorsque le ratio équivalent est égal à 0.8 indépendamment de la vitesse et des dimensions du micro réacteur. La même année, les dits auteurs proposent une étude numérique des effets des dimensions, de la géométrie d’une chambre de combustion et les conditions limites sur une micro flamme pré mélangée de

CH4/air [50]. Les auteurs vont démontrer que la température varie selon les dimensions et

la géométrie, laissant entendre que des dimensions plus grandes d’une chambre de combustion permettent d’avoir des températures élevées seulement lorsque les vitesses sont en dessous d’un certain seuil, tout comme une configuration géométrique rectangulaire permet d’avoir des températures plus élevées que celle cylindrique sans condition sur la plage de vitesse. Ils démontrent que dans des conditions h=0.65 d, les températures dans les deux configurations étaient proches.

En 2010, Jejurkar, S. Y. et D. P. Mishra, construisent un micro réacteur de configuration simple qui utilise la recirculation de chaleur à l’aide d’un tube rempli d’azote inséré dans le micro réacteur [51]. Cette étude numérique a pour but de caractériser une micro flamme de pré mélange sans l’utilisation d’un catalyseur pour favoriser la combustion. On retiendra de leur étude que la combustion auto entretenue est possible sans utilisation de catalyseur, que la flamme numérique générée a été stabilisée sur les parois et qu’elle présente deux branches avec une épaisseur supérieure à celle de sa valeur caractéristique. Aussi les données de performances recueillies, pour différentes fractions massiques d’entrée et de conductivités thermiques des parois, révèlent-elles des points de fonctionnement utiles pour certaines applications comme la micro propulsion, la micro production d’électricité et le chauffage. La même année Kurdyumov, V. N. et M. Matalon étudient une flamme de pré mélange d’un micro réacteur à recirculation de chaleur. Les réactifs s’écoulent dans un canal dont la configuration contraint les gaz à faire un détour de 180°; l’échange de chaleur est maximal proche de la courbure du canal, la partie restante en amont de l’écoulement étant maintenue adiabatique [52]. Les solutions stables correspondent aux flammes accrochées aux parois de séparation où les échanges de chaleur

intenses se produisent et sont stabilisées par l’écoulement du fluide chaud proche de la paroi.