Effects of a magnetic gradient on lifted laminar diffusion flames
Etude de l'effet d'un gradient de champ magnétique sur le développement de flammes de diffusion laminaires
Résumé
The goal of this study is to understand the mechanism of the action of a magnetic gradient on lifted laminar diffusion flames. Properties of these flames depend of the velocity, the burner configuration and the Schmidt number of fuels. We have interested to a methane/air laminar diffusion flame from a coaxial burner where fuel and air are injected in ambiant air. A permanent magnet creates a non-uniform magnetic field. We have investigated experimentally that the lift-off height depends essentially of air velocity and have a minor dependence of the fuel velocity.. The magnetic field reduces the lift-off height and increases de flame stability. The numerical study was realised with and witout the magnetic field, wit a CFD code which two modifications are introduced : hot gases radiative lost and the volumic magnetic force which is add in the momentum equation. The study shows that the lift-off height depend essentially of the air velocity and have a minor dependence of the fuel velocity. The magnetic field reduces the air velocity and the spatial gradient of the mass fraction of methane, which are important effects for reducing the lift-off height and increasing the propagation flame velocity.
Ce travail a pour objectif de comprendre les mécanismes mis en jeu lors de l'application d'un gradient de champ magnétique sur le développement d'une flamme de diffusion laminaire décrochée. Les propriétés de ce type de flamme dépendent beaucoup des vitesses d'éjection, de la géométrie du brûleur et du nombre de Scmidt des carburants. Nous avons ici considéré une configuration d'une flamme laminaire de diffusion de méthane/air, issue d'un brûleur coaxial, débouchant dans de l'air ambiant. Le champ magnétique est généré par un aimant permanent. L'étude expérimentale montre que la hauteur de décrochage est très sensible au débit d'air mais peu au débit de méthane. L'application du champ magnétique permet de réduire la hauteur de décrochage et renforce la stabilité de la flamme. L'étude numérique a été conduite dans le cas sans et avec champ, à partir d'un code CFD dans lequel, deux modifications ont été apportées : ajout d'un modèle de rayonnement qui permet de prendre en compte les pertes radiatives des gaz chauds et prise en compte de l'influence du champ magnétique par l'ajout d'une force volumique dans l'équation de quantité de mouvement. Il a été montré que la hauteur de décrochage dépend fortement du débit d'air mais peu du débit de méthane. L'application du champ magnétique permet de réduire la vitesse de l'air et le gradient spatial de fraction massique de méthane, phénomènes importants dans la diminution de la hauteur de décrochage et dans l'augmentation de la vitesse de propagation de la flamme.
Loading...