Influence de la dilution par l'argon d'un mélange C₂H₂/O₂ sur les conditions critiques de diffraction de sa détonation

Influence of argon dilution on critical detonation diffraction of a C₂H₂/O₂ mixture

Laboratoire de Combustion et de Détonique, UPR 9028 CNRS, ENSMA, BP 40109, 86961 Futuroscope, France

Auteur de correspondance : vianney.guilly@lcd.ensma.fr

Reçu : 25 Février 2005
Accepté : 21 Mars 2005

Résumé

Notre travail est consacré à l'étude de la diffraction de la détonation dans des mélanges acétylène/oxygène stoechiométriques dilués par l'argon (50 %; 66,7 % et 81 % en fraction molaire), d'un tube dans un cône. Les expériences ont été menées dans un tube de diamètre intérieur de 52 mm connecté à une chambre via des divergents coniques de demi angle variant de 15° à 90°. L'histoire de la transition a été enregistrée sur des plaques recouvertes de noir de carbone, ce qui nous a permis de déterminer les conditions critiques de transmission de la détonation et de décrire les phénomènes impliqués en fonction de l'angle de divergence et de la dilution en argon. Des résultats de simulations numériques bidimensionnelles axisymétriques sont présentés et discutés. Si les tendances expérimentales ont été reproduites, il est apparu qu'un accord quantitatif ne peut être obtenu en utilisant une réaction globale exothermique. Des calculs préliminaires ont été menés avec une loi de libération de l'énergie chimique en deux étapes exothermiques successives. Nos premiers résultats sont en accord qualitatif avec les observations expérimentales relatives à la double structure cellulaire de la détonation des systèmes réactifs où l'énergie est libérée conformément au modèle utilisé dans ces simulations, modèle qui pourrait s'avérer utile dans le cas des mélanges étudiés ici.

Abstract

Our work is devoted to the study of detonation diffraction from a tube into a cone in stoechiometric acetylene/oxygen mixtures diluted with argon (50; 66.7 and 81% mole fraction). The experiments were carried out in a 52-mm inner diameter tube connected with a large chamber through conical junctions with half cone angle ranging from 15 to 90°. The detonation transition history recorded by the soot tracks technique allowed us to determine critical conditions for detonation diffraction and to describe the mechanisms involved with respect to cone angle and argon dilution. Two-dimensional axi-symmetric simulations are displayed and discussed. They show that quantitative agreement with experiments cannot be obtained when using one-step global chemical reaction. Preliminary results based on two successive exothermic reactions qualitatively agree with experimental results on the double cellular structure of the detonation of reactive system where chemical energy is released according to the model used in the computations. That model could be useful to represent the heat release in the studied mixtures.