Allumage de mélanges air/hydrocarbure pauvres à basse température à l’aide d’une décharge couronne nanoseconde

Auteurs: 

S. Bentaleb, N. Blin-Simiand, P. Jeanney, L. Magne, N. Moreau, S. Pasquiers, P. Tardiveau (Université Paris-Sud and CNRS Université Paris-Saclay)

Un nombre très important d’études expérimentales ont démontré que les plasmas non-thermiques produits par décharge haute tension impulsionnelle, fonctionnant avec une fréquence de répétition donnée, sont capables de déclencher une combustion dans un mélange air / hydrocarbure à faible température initiale et à pression atmosphérique. Dans cet article, nous montrons que l’allumage peut aussi être obtenu par une décharge couronne nanoseconde mono-impulsionnelle générée à très forte tension appliquée. Les expériences ont été effectuées dans les mélanges air / propane et air / n-heptane. Pour une telle décharge, le déclenchement de combustion dans le n-heptane requiert moins d’énergie électrique que pour le propane, et des mélanges pauvres peuvent être entièrement brûlés pour une énergie modérée de quelques dizaines de mJ. Des noyaux de flamme étendus ou plusieurs points d’allumage peuvent être provoqués. Pour le n-heptane, nous avons développé un modèle de combustion simplifié en utilisant un schéma réactionnel réduit, qui nous permet de proposer des explications cinétiques pour le déclenchement de combustion à basse température. En particulier, il apparait que les atomes d’oxygène produits dans le plasma sont à l’origine d’une réduction significative du temps de retard à l’allumage. Ce modèle pose les bases d’une étude plus complète qui devra inclure la production d’autres espèces actives par la décharge, comme le premier état excité de l’atome d’oxygène, ou encore les produits de dissociation de la molécule d’hydrocarbure suite aux collisions électroniques ou au quenchings des états excités de l’azote.

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