Contrôle du retour de flamme dans le prémélangeur des turbines à gaz.

Ces dernières années, plusieurs recherches ont porté sur l'étude du potentiel des chambres de combustion prémélangées opérant avec des mélanges pauvres à réduire les émissions d'oxydes d'azote (NOx) en comparaison aux chambres de combustion avec flamme de diffusion largement utilisées dans les domaines du transport et industriel. Toutefois, le fait que les carburants et le comburant soient mélangés en amont de la zone de réaction rend les chambres de combustion prémélangées sujettes à la propagation de la flamme dans le prémélangeur qui n'est généralement pas conçu pour soutenir de hautes températures. De plus, un intérêt grandissant est porté par l'industrie vers les turbines à gaz pouvant fonctionner avec une multitude de carburants, dont ceux contenant de l'hydrogène, ainsi qu'avec du gaz naturel provenant de différentes sources. Cependant, une chambre de combustion qui est originalement conçue pour opérer avec un carburant à cinétique lente, comme le gaz naturel, peut souffrir de certains problèmes d'opération, particulièrement le retour de flamme, lorsqu'opérée avec un carburant à cinétique rapide, par exemple l'hydrogène. Il y a donc un besoin réel pour un système de contrôle du retour de flamme qui préviendra d'onéreux dommages à la chambre de combustion et agrandira la plage d'opération des turbines à gaz. Le retour de flamme est défini comme la propagation de la flamme à partir de la chambre de combustion au travers du prémélangeur se traduisant par une importante génération de chaleur dans cette partie du réacteur. Des recherches antérieures ont montré qu'il se produit si la vitesse locale de l'écoulement est inférieure à la vitesse de flamme. Il semble donc possible qu'en modifiant de façon judicieuse l'écoulement dans le prémélangeur à l'aide de dispositifs comme les décharges à barrière diélectrique (DBD) on puisse y prévenir le retour de flamme. Les DBD, aussi connues sous le nom d'actionneur plasma, sont des appareils électrofluidiques comprenant deux électrodes placées de façon asymétrique de part et d'autre d'un matériau isolant (diélectrique). Lorsqu'une tension alternative de haute fréquence et de plusieurs kilovolts est appliquée entre les électrodes, l'air dans leur voisinage est partiellement ionisé ce qui génère du plasma. En raison de la présence du champ électrique, les particules chargées dans cette mince région sont accélérées et transfèrent leur quantité de mouvement aux molécules neutres avoisinantes par des collisions entraînant une accélération nette de l'écoulement près de la surface