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Soot size measurement in a swirl stratified flame using high-speed angular light scattering

MESURE DE TAILLE DE SUIES DANS UNE FLAMME STRATIFIEE ET SWIRLEE PAR DIFFUSION ANGULAIRE HAUTE CADENCE

(1) , , , , ,
1
Jerôme Yon
Franck Lefebvre
G. Godard
Gilles Cabot
Frederic Grisch

Abstract

Soot size measurement in a swirl stratified flame using high-speed angular light scattering RESUME Les travaux présentés dans cette étude concernent des mesures de tailles de particules de suie produites lors de la combustion de l'éthylène. La flamme étudiée est représentative des conditions aéronautiques, c'est-àdire turbulente, stratifiée (fort gradient spatial de richesse) et swirlée (écoulement rotatif). La diffusion élastique de la lumière est utilisée afin de déterminer la taille des particules de suie. Cette technique est appliquée ici dans un plan à l'aide d'une nappe laser ainsi que de trois caméras disposées à trois angles de diffusion différents. En effet, l'intensité de la lumière diffusée, résultante de l'interaction entre un faisceau laser et l'aérosol, varie en fonction de l'angle auquel on collecte le signal. Cette variation angulaire est une signature de la taille des particules étudiées. Puisque la flamme étudiée est turbulente donc instationnaire, des caméras haute-cadence sont utilisées permettant un suivi dynamique de la taille des particules dans la flamme. ABSTRACT The present study concerns size measurement of soot particles which are produced during the combustion of ethylene. The flame which is studied is representative of aeronautic conditions, i.e. turbulent, stratified (high spatial equivalence ratio gradient) and swirled (rotating flow). Elastic light scattering is used in order to determine the soot particle size. This technique is applied in planar configuration thanks to a laser sheet and three cameras placed at three different scattering angles. Indeed, the intensity of the scattered light, which results from the interaction of the laser with the particles, varies with the angle at which the signal is collected. This angular variation allows a determination of the particle size. Because the flame under study is turbulent, high-speed cameras are used in order to enable a temporal tracking of the particles size in the flame.
Les travaux présentés dans cette étude concernent des mesures de tailles de particules de suie produites lors de la combustion de l'éthylène. La flamme étudiée est représentative des conditions aéronautiques, c'est-à-dire turbulente, stratifiée (fort gradient spatial de richesse) et swirlée (écoulement rotatif). La diffusion élastique de la lumière est utilisée afin de déterminer la taille des particules de suie. Cette technique est appliquée ici dans un plan à l'aide d'une nappe laser ainsi que de trois caméras disposées à trois angles de diffusion différents. En effet, l'intensité de la lumière diffusée, résultante de l'interaction entre un faisceau laser et l'aérosol, varie en fonction de l'angle auquel on collecte le signal. Cette variation angulaire est une signature de la taille des particules étudiées. Puisque la flamme étudiée est turbulente donc instationnaire, des caméras haute-cadence sont utilisées permettant un suivi dynamique de la taille des particules dans la flamme.
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Dates and versions

hal-03122919 , version 1 (27-01-2021)

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Maxime Bouvier, Jerôme Yon, Franck Lefebvre, G. Godard, Gilles Cabot, et al.. Soot size measurement in a swirl stratified flame using high-speed angular light scattering. Congrès Français sur les Aérosols, Jan 2021, Paris, France. ⟨10.25576/ASFERA-CFA2021-24823⟩. ⟨hal-03122919⟩
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