Soutenance de thèse en visioconférence : Sophie COLSON

Soutenance d'une thèse de Doctorat de l’Université de Lyon en cotutelle internationale entre Tohoku University (Sendai, Tohoku), et l’INSA Lyon

Doctorante : Sophie COLSON

Laboratoire INSA : CETHIL

Ecole doctorale :  ED162 : Mécanique, Énergétique, Génie Civil, Acoustique (MEGA)

L’étude de combustibles décarbonés, tel que l’ammoniac, est essentielle dans le contexte du réchauffement climatique. Sa combustion nécessite cependant de relever plusieurs défis, notamment concernant la stabilisation des flammes et la production de NOx. Afin de pallier les problèmes de stabilisation, une solution consiste à utiliser un mélange d’ammoniac avec un autre combustible.
Cette thèse a pour objectif l’analyse des caractéristiques fondamentales de la combustion d’un mélange ammoniac-méthane, encore peu étudié. Il s’agira de comprendre les mécanismes cinétiques conduisant à la formation de polluants et ceux contrôlant la stabilisation.
Dans ce but, le travail portera d’abord sur la chimie de combustion de ces mélanges, afin de clarifier leurs propriétés, notamment la structure de la flamme et les émissions engendrées. L’étude des mécanismes réactionnels, déjà validés dans un domaine limité de conditions, a montré de réelles disparités lorsque les conditions d’étude étaient élargies. Il est donc essentiel d’évaluer ces mécanismes dans des configurations diversifiées et sur une plus large base de résultats expérimentaux. Quatre mécanismes ont été sélectionnés et évalués dans une configuration à contre-courant, via l’étude du taux d’étirement à l’extinction et l’analyse des profils d’espèces OH et NO.
La stabilisation de ces flammes a ensuite été étudiée, en examinant l’influence de l’ajout d’ammoniac sur une flamme de méthane de type jet non-pré-mélangée. L’évolution des limites de suspension, de rattachement et l’étendue de la zone d’hystérésis ont notamment été examinés. La dynamique de (dé)stabilisation de la flamme attachée au brûleur, sa suspension et son rattachement ont été étudiés pour comprendre l’évolution particulière de ces régimes. Les résultats montrent une forte diminution du domaine de stabilisation avec l’ajout d’ammoniac ainsi qu’un comportement singulier de la limite de ré-attachement. Enfin, l’étude de la flamme attachée a souligné l’importance des couplages aérodynamique et chimique dans la dynamique de stabilisation du bout de flamme.