ENGINEERINGNET.BE – La flamme sphérique est une flamme dite de diffusion : la combustion est alimentée par un apport constant d’oxygène et de combustible à partir du mélange environnant.
La chaleur libérée est également émise par diffusion au mélange environnant, dont une fraction disparaît par rayonnement. En raison de cette déperdition thermique, la flamme sphérique n’est pas en mesure d’allumer le mélange environnant ni de s’étendre. Cela stabilise la flamme.
Le chercheur TU/e Yuri Shoshin a découvert ses flammes sphériques ‘terrestres’ par hasard, alors qu’il réalisait des expériences avec des mélanges pauvres à base d’hydrogène.
« Lorsque nous remplissions un tube vertical en verre avec un mélange à base d’hydrogène et que nous l’allumions à partir du bas, nous observions des sphères lumineuses presque parfaites qui progressaient lentement vers la partie supérieure du tube », explique Shoshin.
Il apparût que les forces ascendantes engendrées par la flamme créaient un petit tourbillon dans lequel se trouvait la sphère lumineuse. La convection engendrée par la gravité fait en sorte, dans des conditions adéquates, que la flamme continue à brûler.
Les flammes sphériques sont beaucoup plus froides que les autres flammes. Elles sont également très sensibles à de petits changements des conditions dans lesquelles elles brûlent. La flamme sphérique est ainsi appropriée pour valider des modèles de combustion théoriques.
Ceci revêt une grande importance dans les techniques de combustion modernes, qui recourent de plus en plus souvent à des mélange à faibles concentrations de combustible.
Les flammes sphériques peuvent également survivre dans les mélanges les plus pauvres : les limites extrêmes dans lesquelles des flammes peuvent exister sont importantes pour l’élaboration des normes de sécurité et pour la conception des appareils de combustion.
L’étude des flammes sphériques peut ensuite aider à mieux comprendre les mécanismes de combustion des mélanges pauvres à base d’hydrogène du futur. L’hydrogène a de grandes chances de devenir le combustible ‘vert’ du futur, et la combustion pauvre est précisément considérée comme l’avenir des techniques de combustion.
(Photo: TU Eindhoven)
