Détonation de mélanges H2NO2/N2O4Ar

Jocelyn Luche; Daniel Desbordes; Henri Noël Presles

doi:10.1016/j.crme.2006.03.012

Détonation de mélanges H₂NO₂/N₂O₄Ar

Présenté par : Sébastien Candel

Jocelyn Luche ¹ ; Daniel Desbordes ¹ ; Henri Noël Presles ¹

¹ Laboratoire de combustion et de détonique, UPR 9028 CNRS, ENSMA, BP 40109, 86961 Futuroscope Chasseneuil cedex, France

Comptes Rendus. Mécanique, Volume 334 (2006) no. 5, pp. 323-327.

Résumé
Abstract

Des calculs de la zone réactionnelle de la détonation de mélanges gazeux H₂NO₂/N₂O₄Ar à richesse $ϕ = 1, 2$ pour une dilution en Ar variant de 0 à 70% et à $P_{0} = 1 bar$ et $T_{0} = 293 K$ montrent que l'énergie chimique est libérée en deux étapes exothermiques principales caractérisées par deux temps chimiques dont le rapport est d'au moins un ordre de grandeur. La variation de la longueur d'induction chimique de la première étape exothermique en fonction de la dilution en Ar reste très faible. Au contraire, celle de la seconde étape exothermique augmente fortement. L'étude expérimentale de la propagation de la détonation dans un tube de diamètre intérieur 52 mm montre que la détonation est quasi-CJ et posséde une double structure cellulaire jusqu'à 50% d'Ar. Au delà de cette valeur, la détonation devient non-idéale avec une simple structure cellulaire supportée uniquement par l'énergie chimique de la première étape. L'évolution des longueurs d'induction chimique calculées de la première et de la seconde étape exothermique en fonction de la dilution en Ar (jusqu'à la valeur limite de 50%) est semblable à celle des tailles de cellules mesurées, respectivement de la sous-structure cellulaire et de la grande structure.

Calculations of the detonation reaction zone of gaseous H₂NO₂/N₂O₄Ar mixtures at an equivalence ratio $ϕ = 1.2$ for Ar dilution from 0 to 70% and at $P_{0} = 1 bar$ and $T_{0} = 293 K$ show that the chemical energy is released in two main exothermic steps characterized by two chemical times whose ratio is at least one order of magnitude. The variation of the chemical induction length of the first exothermic step with Ar dilution remains very small. Conversely, the chemical induction length of the second exothermic step increases strongly. Experimental study of detonation propagation in a tube of 52 mm internal diameter shows that the detonation is quasi-CJ and has a double cellular structure up to 50% Ar dilution. Beyond this value, the detonation becomes non-ideal with unique cellular structure supported only by the chemical energy of the first exothermic step. The evolution of the calculated chemical induction lengths of the first and the second exothermic steps with respect to Ar dilution up to 50% is similar to that of measured cell sizes of the secondary structure and of the main one, respectively.

Reçu le : 2005-09-26
Accepté le : 2006-03-28
Publié le : 2006-05-01

DOI : 10.1016/j.crme.2006.03.012

Mot clés : Transferts thermiques, Milieux réactifs, Combustion, Détonation, Choc, Structure cellulaire, Cinétique chimique, Hydrogène, Dioxyde d'azote, Détonation non-idéale
Keywords: Heat transfer, Reactive media, Combustion, Detonation, Shock, Cellular structure, Chemical kinetics, Hydrogen, Nitrogen dioxide, Non-ideal detonation

Affiliations des auteurs :

Jocelyn Luche ¹ ; Daniel Desbordes ¹ ; Henri Noël Presles ¹

¹ Laboratoire de combustion et de détonique, UPR 9028 CNRS, ENSMA, BP 40109, 86961 Futuroscope Chasseneuil cedex, France

@article{CRMECA_2006__334_5_323_0,
     author = {Jocelyn Luche and Daniel Desbordes and Henri No\"el Presles},
     title = {D\'etonation de m\'elanges {H\protect\textsubscript{2}NO\protect\textsubscript{2}/N\protect\textsubscript{2}O\protect\textsubscript{4}Ar}},
     journal = {Comptes Rendus. M\'ecanique},
     pages = {323--327},
     publisher = {Elsevier},
     volume = {334},
     number = {5},
     year = {2006},
     doi = {10.1016/j.crme.2006.03.012},
     language = {fr},
}

TY  - JOUR
AU  - Jocelyn Luche
AU  - Daniel Desbordes
AU  - Henri Noël Presles
TI  - Détonation de mélanges H2NO2/N2O4Ar
JO  - Comptes Rendus. Mécanique
PY  - 2006
SP  - 323
EP  - 327
VL  - 334
IS  - 5
PB  - Elsevier
DO  - 10.1016/j.crme.2006.03.012
LA  - fr
ID  - CRMECA_2006__334_5_323_0
ER  -

%0 Journal Article
%A Jocelyn Luche
%A Daniel Desbordes
%A Henri Noël Presles
%T Détonation de mélanges H2NO2/N2O4Ar
%J Comptes Rendus. Mécanique
%D 2006
%P 323-327
%V 334
%N 5
%I Elsevier
%R 10.1016/j.crme.2006.03.012
%G fr
%F CRMECA_2006__334_5_323_0

Jocelyn Luche; Daniel Desbordes; Henri Noël Presles. Détonation de mélanges H₂NO₂/N₂O₄Ar. Comptes Rendus. Mécanique, Volume 334 (2006) no. 5, pp. 323-327. doi : 10.1016/j.crme.2006.03.012. https://comptes-rendus.academie-sciences.fr/mecanique/articles/10.1016/j.crme.2006.03.012/

Bibliographie
Cité par

[1] F. Joubert; D. Desbordes; H.N. Presles Structure cellulaire de la détonation des mélanges H₂NO₂/N₂O₄, C. R. Mécanique, Volume 331 (2003), pp. 365-372

[2] D. Desbordes; H.N. Presles; F. Joubert; C. Gbagdo Douala Etude de la détonation de mélanges pauvres H₂NO₂/N₂O₄, C. R. Mécanique, Volume 332 (2004), pp. 993-999

[3] N. Lamoureux; C. Matignon; M.O. Sturtzer; D. Desbordes; H.N. Presles Interprétation de la double structure observée dans l'onde de détonation du nitrométhane gazeux, C. R. Acad. Sci. Paris, Sér. IIB (2001), pp. 687-692

[4] H.N. Presles; D. Desbordes; M. Guirard; C. Guerraud Gaseous nitromethane and nitromethane–oxygen mixture, a new detonation structure, Shock Waves, Volume 6 (1996), pp. 111-114

[5] F. Joubert, Etude de la détonation de mélanges réactifs gazeux constitués d'un combustible (H₂, CH₄, C₂H₆, C₂H₄) et d'un oxyde d'azote, N₂O et NO₂/N₂O₄, Thèse de l'université de Poitiers (2001)

[6] S. Rouvreau, Etude des caractéristiques dynamiques de détonation des mélanges 2H₂ +O₂ dilués par les inertes monoatomiques He, Ar, Kr et diatomiques N₂ à température ambiante $T_{0} = 293 K$ pour des pressions initiales variant de $0, 1$ à $2, 8$ bar, Rapport de DEA, Université de Poitiers – ENSMA, 1996

[7] N. Djebaïli Chaumeix; S. Abid; C.E. Paillard Shock tube study of the nitromethane decomposition and oxidation, Shock Waves, Volume 1 (1997), pp. 121-126

[8] A.A. Konnov Development and validation of a detailed reaction mechanism for the combustion modelling, Eurasian Chemical Technological J., Volume 2 (2000), pp. 257-264

[9] R.J. Kee, F.M. Rupley, J.A. Miller, Chemkin-II: A Fortran chemical kinetics package for the analysis of gas phase chemical kinetics, Sandia Report, SAND89-8009B, UC-706, 1994

[10] V.I. Manzhaleï Sur la structure fine de la détonation dans les gaz, Fiz. Gor. I. Vzviva., Volume 3 (1977), pp. 470-473

Cité par Sources :

Commentaires - Politique