• Langue : Français
• Discipline : Structure et dynamique des systèmes réactifs
• Identifiant : Inconnu
• Type de thèse : Doctorat
• Date de soutenance : 01/01/2006

Résumé en langue originale

Les suies sont des particules carbonées notamment formées dans des flammes riches, à l'échappement des moteurs diesel ou des moteurs aéronautiques. Leur nocivité est principalement due à leur faible dimension et à la présence d'Hydrocarbures Aromatiques Polycycliques (HAP) adsorbés sur leur surface. Les HAP sont également directement impliqués dans le processus de formation des suies lors des étapes de nucléation des particules et de croissance de surface. Au cours de ce travail, un brûleur de laboratoire capable d'enflammer tous types d'hydrocarbures gazeux ou liquides a été développé. Les différents fuels sont injectés au centre d'un brûleur à flamme plate modifié afin de générer des flammes « jet » axisymétriques. Les flammes étudiées sont des flammes de diffusion de méthane et des flammes acétylène / air prémélangées de richesse 2,9 et 3,5 stabilisées à pression atmosphérique. Ce brûleur est destiné à fournir des données expérimentales par diagnostic laser (fraction volumique, indice de réfraction de suies, concentration des HAP). Les suies produites dans ces flammes peuvent être également collectées sur l'axe du brûleur à différentes hauteurs en vue d'analyses ex-situ portant sur la nature des HAP adsorbés. Les analyses par diagnostic laser reposent sur un couplage entre la technique d'Incandescence Induite par Laser (LII) et la mesure du temps de déclin d'une cavité optique (CRDS). Une étude fondamentale du phénomène LII est menée par l'intermédiaire de l'analyse des effets de bord, c'est-à-dire l'élargissement du volume d'émission avec l'augmentation de l'énergie laser. Cette étude a été effectuée de manière originale en utilisant un profil de faisceau laser gaussien et en comparant la détection « classique » à angle droit à la détection dans le sens contraire à la propagation du faisceau (rétro-LII). Cette comparaison a permis de valider un dispositif de mesure de fraction volumique de suies par rétro-LII à l'échappement des moteurs. Une méthode expérimentale de détermination de révolution de la fonction d'indice de réfraction E(m) avec la longueur d'onde est proposée par comparaison des signaux LII obtenus en utilisant des longueurs d'onde d'excitation dc 532 nm et 1064 nm. Une validation de la méthode est effectuée par comparaison avec des mesures d'extinction obtenues par mesure du temps de déclin d'une cavité optique (CRDS) aux mêmes longueurs d'onde. La structure des flammes « jet » supports a été étudiée par couplage de l'Incandescence Induite par Laser des suies et de la Fluorescence Induite par Laser des HAP à 532 nm (LII / LIF). La calibration des fractions volumiques de suies est effectuée par mesure du temps de vie d'une cavité optique à 1064 nm. Des cartographies suies / HAP sont ainsi obtenues dans une flamme de diffusion de méthane et dans les deux flammes de prémélange. La sensibilité des techniques mises en oeuvre permet de détecter de très faibles teneurs en suies (< 1 ppb). Une méthode novatrice de mesure de la vitesse des particules de suie dans les flammes est également proposée.