Ignition of a reactive mixing layer

IRPHE, Institut de Recherche sur les Phénomènes Hors quilibre, UMR 6594 du CNRS, Technopôle de Château Gombert, 38 rue Frédéric Joliot Curie, 13451 Marseille cedex 20, France

Abstract

Spray or mixing layer combustion is concerned with the specific feature that the medium is largely non-homogeneous (in phase, species and temperature). In consequence, numerical appraoch requires the use of a method accounting for large variations of fluid density. We report results performed with a "low Mach number flow" method which efficiently describes the transient aspects of ignition. A particular configuration is investigated: a double mixing layer GH₂-LOx-GH₂, subjected to Kelvin-Helmholtz instability. This study gives the opportunity for complementary investigations about triple flames which master ignition in non-homogeneous media.

Résumé

De nombreuses applications de la combustion conduisent à s'intéresser à l'allumage des brouillards ou des couches de mélange ; ces deux situations réalisent fréquemment la mise en présence des réactants. La période d'allumage présente donc la spécificité de se dérouler dans un milieu fortement inhomogène, à la fois en phase, composition et température. En conséquence, l'étude numérique d'un tel système doit pouvoir prendre en compte des variations importantes de masse volumique. Cette dernière particularité est encore accentuée pour les moteurs cryotechniques. Nous présentons des résultats qui montrent la fasabilité d'une méthode numérique de type "écoulement à faible nombre de Mach", pour décrire l'espect délicat que représentent ces types d'allumage. Nous nous intéressons ici à la configuration suivante : une double couche de mélange hydrogène-oxygène-hydrogène, siège d'une instabilité de Kelvin-Helmholtz. Comme dans tout milieu inhomogène, l'allumage y est supporté par la propagation de flammes triples dont nous étudions les propriétés.