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Nanosecond discharge in air and air/propane mixtures. Application to combustion triggering
Decharge nanoseconde dans l'air et en melange air / propane. Application au declenchement de combustion
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Abstract : The present study deals with high voltage nanosecond discharges in air at equal or higher pressure than the atmospheric pressure in a point-to-plane geometry, and how they apply to the combustion triggering in air/propane mixtures. These highly non-equilibrium discharges can produce a significant concentration of reactive species and we analyse their ability to ignite combustion. The generator can produce a pulse voltage of 40 to 80 kV with a steep rise front of 3 ns. We observe an uncommon type of discharge at atmospheric pressure: the diffuse discharge. The common filamentary discharge occurs when we increase the point-to-plane distance or the pressure, all else being equal. With fast CCD imaging, we are able to identify two phases in the discharge evolution, which are also analysed with COMSOL simulations. At pressure of 1 bar, discharges can ignite an air/propane mixture at the point, with a minimal discharge energy depositing of 8±2 mJ. Combustion occurs with a single voltage pulse, the minimal equivalence ratio being 0,7. This brings up the question of the contribution of the radical part as compared to the thermal part as the kernel of the flame. The parametric analysis based on the effect of the oxygen atom on the ignition periods show that it is necessary to convert between 0,5 and 0,8% of molecular oxygen in order to ignite with a similar time period and temperature reduced by 100K, as compared to auto-inflammation. Moreover the temperature of gas at 1 mm from the point has been measured by Raman Spectroscopy, in collaboration with the CORIA laboratory (Rouen): this temperature remains close to the ambient one for deposited energy of 30 mJ and a propane concentration of 1,7%. Thus radicals may play quite an important part in the triggering of combustion by nanosecond mono-pulse discharges.
Résumé : Cette étude a pour objet les décharges haute-tension nanoseconde dans l'air à des pressions supérieures ou égale à la pression atmosphérique, en géométrie pointe-plan, et leur application au déclenchement de combustion en mélange air/propane. Ces décharges fortement hors-équilibres sont susceptibles de former une concentration significative d'espèces réactives et nous analysons leur capacité à allumer un mélange combustible. Le générateur conçu est capable de fournir une impulsion de tension carrée de 40 à 80 kV avec un front de montée raide de 3 ns. A la pression atmosphérique, nous observons un type de décharge peu commun dans les précédentes études expérimentales de décharges couronnes: la décharge diffuse. On retrouve une décharge de type filamentaire en augmentant la distance pointe-plan ou en augmentant la pression, toutes choses égales par ailleurs. Nous mettons en avant par imagerie CCD rapide deux phases de développement de ces décharges, également analysées à l'aide de simulations COMSOL. Pour une pression de 1 bar, l'application de ces décharges à un mélange combustible air/propane provoque un allumage à la pointe, avec une énergie minimale de décharge de 8±2 mJ. L’inflammation est obtenue pour une impulsion de tension unique, et la richesse minimum pour l’obtenir est 0,7. La question de la contribution de l'apport radicalaire en comparaison de l'apport thermique à l'apparition du noyau de flamme se pose. L'analyse paramétrique basée sur l'effet de l'atome d'oxygène sur les délais d'inflammation montre qu'il est nécessaire de convertir entre 0,5 et 0,8% d'oxygène moléculaire pour pouvoir allumer à délai équivalent et avec 100 K de moins par rapport à une auto-inflammation. Par ailleurs, la température du gaz à 1 mm de la pointe a été mesurée par spectroscopie Raman spontanée, en collaboration avec le laboratoire CORIA (Rouen): cette température reste proche de l’ambiante pour une énergie de 30 mJ et une concentration de propane de 1,7 %. Ainsi les radicaux jouent probablement un rôle non négligeable dans le déclenchement de combustion par décharge nanoseconde mono-impulsionnelle.
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Lucie A.

Le Seigneur des Anneaux à Queenstown en Nouvelle-Zélande

Voyager en Nouvelle-Zélande , c’est se trouver en permanence au cœur de la Terre du Milieu. Pour les fans du Seigneur des Anneaux, de Tolkien ou de Peter Jackson, être en Nouvelle-Zélande, c’est un peu comme être au paradis. Queenstown, Nouvelle-Zélande l’est encore plus puisque la ville et la région ont été au cœur du tournage des trilogies Le Seigneur des Anneaux et Le Hobbit. Où que vous vous tourniez, vous pouvez apercevoir un paysage familier ou un morceau de décor… Oui, beaucoup de morceaux seulement, car Peter Jackson aime bien les puzzles et transposer une montagne du Nord du pays dans un champ de Queenstown par exemple…

Queenstown, Nouvelle-Zélande

Fan des histoires de Tolkien et des films de Peter, je ne pouvais que me plonger dans leurs univers lors de mon voyage en Nouvelle-Zélande. Quoi de mieux qu’un tour spécial à Queenstown pour se mettre dans l’ambiance?

Il fait bien froid ce matin-là à Queenstown. L’automne semble peu à peu prendre ses marques, accompagné du trio vent, brouillard et bruine. Emmitouflée du mieux que je le peux, je monte à bord de la jeep qui nous emmène en Terre du Milieu le temps de quelques heures. Le guide très sympathique nous met immédiatement dans l’ambiance avec la musique des films et quelques anecdotes. Je ne veux pas vous raconter tout ce qu’il nous a dit, cela vous gâcheraitle tour, mais les histoires et anecdotes sont nombreuses et passionnantes.

en Terre du Milieu le temps de quelques heures.

Nous longeons le lac Wakatipu sous des nuages menaçants. Il est tôt et c’est un jour férié, il n’y a donc personne sur la route, l’occasion de se perdre dans ses pensées et dans l’immensité des paysages.

Premier arrêt, le petit village de Glenorchy , au bord du lac, un village hors du temps qui semble abandonné. Bien loin de l’ambiance surfaite et touristique de Queenstown, Glenorchy hors saison est la transition parfaite vers un monde peuplé d’elfes et de hobbits. Le calme, les montagnes, le lac, l’atmosphère mystérieuse et brumeuse… je suis déjà bien loin dans un autre monde.

le petit village de Glenorchy

Nous continuons la route et passons près de marais, où je crois apercevoir Frodon et Sam patauger. La route continue et nous faisons un détour chez X-Men, Narnia et au Paradis avant de retourner à nos moutons et de découvrir le lieu de tournage du mythique Isengard et quelques lieux de tournages du Hobbit. Les paysages sont enchanteurs, paisibles, tout droit sortis des pages d’un conte de fées. Alors que Le Hobbit était encore en tournage, il n’était pas rare de croiser des acteurs lors de la visite.

le lieu de tournage du mythique Isengard

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