UE MISE EN APPLICATION - 30 heures

Combustion Industrielle (5h) (pdf)
Combustion Aéronautique (5h)(pdf)
Combustion Moteur (5h)(pdf).
Meso-Combustion (5h)
Injection Carburant (5h) (pdf)
Aérofreinage stratosphérique (5h) (pdf)

Combustion Industrielle (5h) (PDF)

David Honoré (MCF, INSA de Rouen)

Combustion Aéronautique (5h)(pdf)

Gilles Cabot (MCF, IUT de Rouen)

Dans une première partie, une revue des contraintes technologiques (pression, température, stabilité, allumage, …) et environnementales (NOx, CO, Suies,…) liées aux turbines à combustion sera réalisée afin de comprendre les voies technologiques suivies par les constructeurs pour modifier leur foyer de combustion.
La deuxième partie de ce module s’appuie sur des mesures réalisées dans des chambres de combustion de turbine à gaz. D’une part, on examinera les contraintes de mise en œuvre des différents diagnostics avancés dans ce type de configuration, d’autre part l’analyse des résultats montrera comment les gains en terme de combustion apportés par différentes technologies (injecteur, chambre de combustion, …) sont reliés aux connaissances théoriques de la combustion turbulente.
Dans le cadre de la réduction des émissions de gaz à effet de serre, nous terminerons enfin par un exemple d’application de capture du CO2 (Pré et Post Combustion) qui pourrait être envisagé dans la décennie à venir sur des turbines terrestres dédiées à la production d’électricité.

Combustion Moteur (5h)(pdf).

Eric Domingues (MCF, Univ de Rouen)

Aujourd’hui encore l’automobile dépend du pétrole à plus de 98%, que ce soit pour l’essence ou le gazole. Les solutions alternatives ne sont pas encore suffisamment satisfaisantes pour pouvoir se passer de pétrole dans l’automobile avant de nombreuses années. Aussi, afin de satisfaire les exigences toujours plus sévères en termes d’émissions de gaz à effet de serre et de polluants il est nécessaire de mettre en œuvre des technologies toujours plus sophistiqués sur les moteurs thermiques destinés à l’automobile.
Dans ce cours, nous rappellerons d’abord les grands principes de fonctionnement des moteurs automobiles. Puis nous ferons un état de l’art sur les développements récents mis en œuvre ou envisagés pour satisfaire les nouvelles exigences en termes de consommation et de polluants. Et enfin, nous présenterons les apports des métrologies optiques permettant d’accéder aux informations sur l’injection du carburant, son mélange, et sa combustion dans le cadre de moteurs transparents dédiés à la recherche.

Meso-Combustion (5h)

Yves D'Angelo (Prof, INSA de Rouen)

Ce module introductif vise à donner un bref éclairage sur les phénomènes aérothermochimiques pouvant se dérouler au sein de l’écoulement d’un fluide réactif,  dans le cas de géométries nettement plus petites que celles habituellement considérées. En effet, on parle de méso (ou de micro) combustion lorsque les dimensions de la flamme au sein de l’objet étudié sont suffisamment réduites pour que le comportement de la combustion devienne QUALITATIVEMENT différent de celui observé à l’échelle macroscopique.
Lorsque les dimensions du système diminuent, le rapport surface sur volume de la chambre de combustion augmente et les pertes thermiques peuvent devenir suffisamment importantes pour que la combustion ne puisse plus avoir lieu. Il convient  alors d’imaginer un moyen d’augmenter l’efficacité énergétique du système afin de stabiliser la combustion dans une telle chambre. En parallèle, les temps de  résidence des réactifs dans la chambre diminuent également, et les réactions chimiques peuvent devenir incomplètes. Le taux de dégagement d’énergie sera moins important et des polluants tels que le CO, les NOx, ou encore des hydrocarbures imbrûlés et des suies, pourront se former en quantités incompatibles avec les normes environnementales actuelles et futures.
Après avoir fourni quelques pistes de modélisation et d’analyse théorique, on se propose d’illustrer notre propos au travers de la présentation d’exemples de stratégies utilisées par diverses équipes de chercheurs, afin de stabiliser la combustion et améliorer l'efficacité énergétique : USC en Californie, Universités Berkeley, Yale, MIT, Singapour, Japon, ONERA Palaiseau, CORIA, Politecnico de Milan...
Même avec un rendement relativement faible, les systèmes basés sur la combustion demeurent supérieurs, en termes de capacité énergétique, aux meilleures piles actuelles. C’est pourquoi les applications potentielles concernent la micro-propulsion, les appareils électroniques portables ou les robots, ou encore dans une première phase la conception à grande échelle de « recharges » d’appareils électroniques portables.

Injection Carburant (5h) (pdf)

Christophe Dumouchel (CNRS)

Ce court module est divisé en trois parties.
1 – Dans la première partie, on propose, à travers l’exemple, de démontrer les liens importants entre concepts d’injecteur, processus d’atomisation et caractéristiques des sprays produits. La description de plusieurs types d’injecteurs rencontrés dans diverses applications est l’occasion d’identifier les paramètres de premier ordre sur la production des sprays et de définir des nombres sans dimension pertinents pour diagnostiquer en première approche un processus d’atomisation.
2 – La seconde partie est dédiée à la caractéristique importante d’un spray que constitue la distribution de taille. Les diagnostics expérimentaux les plus fréquemment rencontrés pour la mesure de cette caractéristique sont présentés (PDPA, granulomètre à diffraction, imagerie) discutés et comparés. L’objectif est ici de sensibiliser les étudiants à l’aspect complémentaire des techniques expérimentales et de leur communiquer des informations pratiques pour aider au choix d’un diagnostic et avoir un regard critique face à une mesure.
3 – Ce module se termine par un exemple d’étude d’un injecteur : l’injecteur à triple-disque utilisé en injection essence basse pression (photo ci-contre). Cette étude montre comment établir le lien entre les caractéristiques de l’injecteur et celles du spray et démontre l’importance de s’intéresser au processus d’atomisation primaire qui reste peu abordé dans la majorité des situations. A cet égard, une nouvelle approche basée sur la description multi-échelle des systèmes est introduite afin de montrer un exemple de voie de recherche à explorer.

Aérofreinage stratosphérique (5h)(pdf)

Pascal Boubert (MCF, Univ. de Rouen)