Étude de réactions de recombinaison trimoléculaire d'intérêt en combustion impliquant les atomes H et O, détermination de constantes de vitesse par la technique du tube à choc couplée à l'ARAS - Thèse présentée à l'Université d'Orléans pour obtenir le grade de Docteur de l'Université d'Orléans, discipline, chimie, spécialité, cinétique, chimique appliquée - E-book - PDF

La technique de spectrophotométrie d'absorption par résonance atomique (ARAS) a été mise au point, puis couplée à celle du tube à choc, dans le but de mesurer les vitesses de réactions impliquant les atomes H et O à haute température. Cette méthode est appliquée à la détermination de constantes de vitesse de recombinaison trimoléculaire, de la forme X+Y+M=XY+M avec X, Y=O, H, OH. Ces réactions sont importantes en combustion en régime d'écoulement supersonique et les valeurs des constantes de vitesse correspondantes doivent être précisées pour permettre de dimensionner par simulation les super-statoréacteurs, et réaliser une nouvelle génération d'avions de transport supersoniques et hypersoniques. Alors que l'ARAS de l'oxygène atomique est utilisable jusqu'à 4 500 K, l'ARAS de l'hydrogène atomique ne l'est qu'en dessous de 2 400 K.
Ceci est dû aux conditions très strictes de vide secondaire requises pour la technique ARAS applicable dans un domaine de concentrations de 1011 à 1015 atomes cm3. L'ARAS a été étalonnée par dissociation rapide et complète de N2O en N2+O. Deux expressions d'Arrhénius modifiées ont été établies, chacune étant associée à un dispositif de détection différent. L'étude de la dissociation du dioxygène dans l'argon, a permis la validation de la technique ARAS à très haute température.
Les profils de l'oxygène atomique ont été suivis derrière une onde de choc réfléchie dans les domaines respectifs de température et de pression de 3000-4530 K et 121-450 kPa. Les résultats sont en accord avec les valeurs recommandées par les compilations récentes. La constante de recombinaison de l'atome d'oxygène a été déduite de ces mesures. Une expression de la constante de vitesse de recombinaison a été proposée, utilisable sur un domaine large de température. La constante de recombinaison de la réaction H+O+Ar=OH+Ar, connue au mieux à 70 % près, a été évaluée après avoir effectué une étude de sensibilité, à partir d'expériences dans des mélanges riches H2/O2 très dilués dans l'argon.
Sur un domaine de température et de pression respectivement de 2940-3700 K et 220- 310 kPa des expressions d'Arrhénius sont proposées pour la réaction de dissociation de OH et pour la recombinaison de H et O.