Épaisseur optique d'une couche de suie formée par une flamme de diffusion en micropesanteur

Optical thickness of a soot layer produced by a diffusion flame under microgravity conditions

¹ Laboratoire de Combustion et de Détonique (UPR 9028 du CNRS), BP 40109, 86961 Futuroscope Cedex, France
² School of Engineering and Electronics, The University of Edinburgh, The King's Buildings, Edinburgh, EH9 3JN, UK

Auteur de correspondance : legros@lcd.ensma.fr

Reçu : 22 Septembre 2003
Accepté : 9 Février 2004

Résumé

Le besoin d'un critère d'inflammabilité des matériaux est avéré dès lors que la sécurité-incendie des engins spatiaux habités est envisagée. Différentes limites du nombre de transfert de masse apparaissent essentielles pour définir ce critère. Cependant, l'estimation de l'indice de confiance en ce critère requiert la connaissance de l'incertitude liée aux transferts radiatifs, encore mal connus en micropesanteur. Afin de découpler les phénomènes de pyrolyse et de dégagement de chaleur, une flamme non-prémélangée d'éthylène a été étudiée en micropesanteur. L'absorption radiative par la couche de suie formée représente la première étape de la caractérisation des phénomènes radiatifs. L'émission spontanée des radicaux CH^* précise alors la zone de réaction tridimensionnelle. Une mesure par extinction laser permet d'y corréler le champ d'absorption des suies. L'évolution spectrale de l'épaisseur optique de la couche de suie est ainsi déduite.

Abstract

Any fire safety study for manned spacecraft clearly shows that adequate criteria are required. A critical mass transfer number appears as an essential parameter to precise these criteria. Yet its validation relies on a deeper knowledge of the flame heat radiative transfer, still unclear for microgravity flames. In order to model a pyrolysing fuel, a non-premixed ethylene flame has been investigated in microgravity. The soot layer absorption is the first step towards radiative phenomena characterization. The tridimensionnal reaction zone is then located through CH^* radicals spontaneous emission. In summary, a laser extinction diagnostics allows to map the soot absorption field. The spectral optical thickness of the soot layer is consequently inferred.