Détermination optique de la température d'un volume de produits de détonation

Abstract

Cette étude traite de la détermination de la température d un volume de produits de détonation par méthodes optiques non intrusives et du rayonnement émis par son enveloppe externe. Le milieu réactif étudié est généré par la détonation d explosifs aluminisés. Lors de cette réaction, l aluminium s oxyde en alumine et de nombreuses particules de carbone sont créées. L ensemble hétérogène de gaz et de particules est soumis à de hautes températures et à de fortes pressions. Deux méthodes de mesures ont été développées. La première utilise l émission radiative spectrale du dioxyde de carbone dans sa plus importante bande d émission. La seconde basée sur la pyrométrie bichromatique utilise l énergie émise par les particules de carbone dans l infrarouge. Pour mettre au point ces méthodes, deux études ont été menées au laboratoire. Les propriétés optiques du dioxyde de carbone porté, jusqu à 3600K pour des pressions proches de 18 bar, ont été étudiées dans une enceinte de déflagration cylindrique. Les facteurs d émission du carbone et de l alumine, présents dans le volume des produits de détonation, a également été mesuré jusqu à 2000K avec une incertitude de l ordre de 1%. Le système de mesures spectrales développé au laboratoire, pour déterminer les spectres démission de rayonnement des gaz, permet de mesurer les températures de fin de déflagration avec une incertitude inférieure à 2%. L appareillage de mesure par pyrométrie bichromatique, permet d obtenir, in situ en milieu agressif, des cartographies de températures ainsi que leur évolution temporelle (à 2000Hz). L incertitude liée au système est inférieure à 3,5% pour les températures supérieures à 1300K.This essay deals with the determination of the temperatures of a fireball using non intrusive optical methods and with the external radiation of its frame. The radiative medium analyzed along this work results from the detonation of metalized explosives. During this process aluminum is becoming oxidized and then turns into alumina. At the same time, many carbon particles are produced. The gas and particles are subjected to high temperatures and pressures. Two different methods of measurement have been developed. The first one is based on carbon dioxide emission spectra within its largest emission spectral band. The second method based on two-color pyrometry uses the energy emitted by carbon particles in the infrared spectral range. Two studies have been carried out to develop these methods. The optical properties of carbon dioxide brought up to 3600K and 18 bar have been analyzed inside a cylindrical deflagration frame. At the same time, the emissivities of carbon and alumina, two elements present in the detonation products, have been measured up to 2000K with an uncertainty inferior at 1%. Thanks to the system of measurement developed to determine the gas emission spectra, the temperature can be measured at the end of the deflagration with an uncertainty inferior at 2%. The two-colors system of measurement applied to metalized explosives give means to determine the fireball spatial repartition of temperatures and its temporal evolution for a 2000Hz acquisition frequency. The uncertainty due to the system is inferior at 3.5% above 1300K.NANTERRE-BU PARIS10 (920502102) / SudocSudocFranceF