Cette Thèse de doctorat est consacrée à l’étude, par simulation aux grandes échelles ou LES (Larg eeddy simulation), d’un jet pariétal d’hydrogène sous-détendu dans un écoulement transverse supersonique d’air vicié. Cette configuration est représentative des conditions d’écoulement rencontrées dans les moteurs aérobies de type super-statoréacteurs (scramjets). En effet, les futurs systèmes de transport à grande vitesse dépendent fortement du développement de ce type de moteur. Dans de telles conditions, l’écoulement d’air chaud est maintenu supersonique dans la chambre de combustion afin de réduire les effets induits par l’échauffement et la dissociation de l’air. Nous étudions les processus de mélange et de combustion qui se développent en aval du jet de combustible. Ce travail s’appuie sur l’emploi d’un outil de simulation numérique haute fidélité : CREAMS (Compressible REActive Multi-species Solver) développé à l’Institut Pprime. Ce code de calcul met en oeuvre des schémas numériques d’ordre élevé : schéma Runge–Kutta d’ordre 3 pour l’intégration temporelle combiné à un schéma WENO d’ordre 7 et centré d’ordre 8 pour la discrétisation spatiale. Les simulations réalisées dans des conditions inertes permettent de caractériser l’importance des interactions choc/turbulence avec une attention particulière accordée à la description des fluctuations de composition à l’échelle non-résolue (i.e. sous-maille). Compte tenu de leur niveau de résolution,les simulations réactives permettent quant à elles une analyse détaillée du mode de stabilisation et des régimes de combustion turbulente rencontrés fournissant ainsi des informations très précieuses quant à l’adéquation des modélisations existantes pour ces conditions extrêmes. / This dissertation is devoted to the Large-eddy simulation (LES) study of a wall hydrogen underexpanded jet in a supersonic crossflow of vitiated air. This configuration is representative of flow conditions encountered in aerospace engines such as supersonic combustion ramjet (scramjets). Indeed, future of high-speed transport systems heavily depends on the development of this type of engine. Under such conditions, the high temperature flow of vitiated air is maintained supersonic in the combustion chamber to reduce effects of heating and dissociation. The mixing and combustion processes that develop downstream of the fuel jet are studied. This work is based on the use of a high fidelity numerical simulation: CREAMS (Compressible REActive Multi-species Solver) which is developed at the Pprime Institute. This computational solver makes use of high precision numerical schemes: a 3rd order Runge–Kutta scheme for the time integration combines with a 7th order WENO and 8th order centered scheme for the spatial discretisation. Non-reactive simulations allow to characterize the importance of shock/turbulence interactions with special attention paid to the description of the unresolved (i.e. sub-grid scale) scalar fluctuations. The reactive simulations allow to perform a detailed analysis of the stabilization mode and turbulent combustion regimes tha are encountered, thus providing valuable information about the possible adequacy of the available representation for these extreme conditions.

Le fonctionnement en régime très pauvre ou avec forts taux d'EGR des moteurs à allumage commandé (MAC) permet de réduire efficacement les émissions de CO2 et de Nox ; cependant ces stratégies se heurtent à l'augmentation des variabilités cycliques. Ces dernières sont principalement dues à la phase d'allumage qui devient critique de dilution. Le modèle ECFM-LES actuellement utilisé à IFPEn, basé sur la notion de densité de surface de flamme, est insuffisant pour décrire l'allumage dans ces conditions critiques. Dans ces travaux, l'approche TF-LES est adoptée, l'allumage étant alors décrit par un emballement cinétique des réactions chimiques lors d'une élévations locale de la température. Ces travaux définissent et évaluent une stratégie de simulation pour TF-LES en configuration moteur, qui permette une prédiction fine des allumages critiques et de la propagation turbulente de la flamme, afin de décrire le cycle moteur complet.Dans une première partie, des DNS d'allumages turbulents ont été réalisées, en modélisant la phase d'allumage par un dépôt d'énergie thermique (Lacaze et al., (2009)). Les calculs ont simulé les expériences d'allumage de Cardin et al. (2013), dans lesquelles l'énergie minimum d'allumage (MIE) d'un mélange mtéhane-air a été mesuré, pour différentes richesses pauvres et sous différentes intensités turbulentes. L'objectif principal des simulations a été de déterminer les paramètres numériques et physiques du modèle permettant de reproduire les allumages de l'expérience. Deux types de schémas cinétiques ont été évalués : un schéma simplifié et un schéma analytique (ARC), ce dernier reproduisant et les délais d'auto-allumage et la vitesse de flamme laminaire. Les résultats ont permis de définir des critères d'allumage et de mettre en évidence les différentes prédiction d'allumage avec les deux types de schémas cinétiques. Les résultats ont été également démontré que l'approche choisie permettait de prédire les bons niveaux d'énergie pour les allumages laminaires et à faible nombres de Kalovitz (Ka<10). Aux plus hauts nombres de Karlovitz, il a été montré que le modèle ED était insuffisant pour prédire les énergie d'allumage et qu'une description plus fine du dépôt d'énergie est nécessaire.Dans la seconde partie des travaux, un modèle de plissement dynamique (Wang et al., 2012) a été étudié, afin de décrire le développement hors-équilibre de la flamme dans la phase de propagation turbulente. Des études sur des flammes sphériques laminaires ont d'abord été menées. Ensuite, les premiers tests de configuration moteur ayant révélé des incompatibilités du modèle, des modifications ont été proposées. Le modèle de plissement dynamique modifié a été finalement évalué sur la configuration moteur ICAMDAC. Les résultats obtenus ont été comparés aux résultats obtenus par Robert et al. (2015) avec le modèle ECFM-LES, qui utilise une équation de transport de densité de surface de flamme décrivant le plissement hors-équilibre de la flamme. Les résultats obtenus avec le plissement dynamique sont en très bon accord avec ceux du modèles ECFM-LES, démontrant ainsi la capacité du modèle dynamique à prédire des valeurs de plissement hors-équilibre. D'autre part, le modèle dynamique s'ajustant automatiquement aux conditions de turbulence de l'écoulement, nul besoin n'est d'ajuster la constante de modélisation en fonction du régime moteur, comme c'est le cas pour l'équation de transport de la densité de surface de flamme. / The use of lean equivalence ratios or high EGR rates in spark ignition engines (SIE) enables to optimize CO2 and NOx emissions; however too important dilution rates leads to increased cycle-to-cycle variability. These latter are mostly due to the ignition phase, which becomes critical when dilution rates are important and requires high ignition energy. The ECFM-LES model currently used in IFPEN, which is based on the flame surface density concept, is not sufficient to describe ignition in these critical conditions. The TF-LES approach was chosen in this study, principally because it directly resolved chemistry and can thus model ignition via a local raise of the temperature. The present work defines and evaluates a simulation strategy for TF-LES in SIE configurations, that enables a fine prediction of critical ignitions and of the turbulent flame propagation.In the first part, DNS of turbulent ignition were performed. The ignition phase was modeled using a thermal energy deposit (ED model, Lacaze et al.). Simulations reproduced the ignition experiments of Cardin et al. who determined the minimum ignition energy (MIE) of lean premixed methane/air mixtures, for different turbulence characteristics. The main purpose of the study was to determine the numerical and physical model parameters, which enable to reproduce Cardin et al. experiments. Two types of kinetic schemes were evaluated: a simplified kinetic scheme and an analytical kinetic scheme (ARC), that can predict both the auto-ignition delays and the laminar flame speed, while keeping affordable CPU times. Results analysis enabled to define ignition criteria and to highlight the differences in terms of ignition prediction using the two kinetic schemes. Results also demonstrated that the chosen approach could recover correct levels of ignition energy for laminar and low Karlovitz number cases (Ka<10). For higher Karlovitz number cases, the ED model was found to be insufficient to predict the ignition and a finer description of the energy deposit is required.In the second part, a dynamic wrinkling model (Wang et al., 2012) was studied to describe the out-of-equilibrium behavior of the flame during the propagation phase. Studies on laminar spherical flames were first performed, to assess the laminar degeneration of the model. Then, as first tests in an engine configuration have revealed incompatibilities of the model, modifications were proposed. The modified dynamic model was finally tested in the ICAMDAC engine configuration. Results of the simulations were compared against previous results of Robert et al. obtained with the ECFM-LES model using a transport equation for the flame surface density that can describe the out-of-equilibrium wrinkling of the flame. Results obtained with the dynamic model are in very good agreement with the ones of Robert et al., thus demonstrating the ability of the dynamic model to predict out-of-equilibrium values in the engine configuration. Besides, the dynamic model self-adapts to the turbulence conditions, hence does not require any model parameter adjustment, as is it the case for models based on the flame surface density transport equation.

Dans cette thèse, nous avons étudié des décharges nanosecondes répétitives pulsées dans une géométrie pointe-pointe à la pression atmosphérique dans l’air et dans des mélanges hydrogène-air. Expérimentalement, trois régimes de décharges ont été observés dans l’air à pression atmosphérique entre 300 et 1000 K : couronne, diffus et arc. Pour étudier ces différents régimes, nous avons tout d’abord simulé une décharge ayant lieu pendant un des pulses de tension nanosecondes. Nous avons montré qu’un paramètre clé pour la transition entre les régimes est le rapport entre le temps de connexion entre les décharges positives et négatives initiées aux pointes et la durée du pulse de tension. Dans une seconde étape, nous avons étudié la dynamique des espèces chargées entre les pulses de tension à 300 et 1000 K et nous avons montré que les caractéristiques de la décharge pendant un pulse de tension dépendaient très peu du niveau de préionisation (dans la gamme 109-1011 cm��3) laissé par les décharges précédentes. Nous avons ensuite simulé plusieurs pulses de tensions consécutifs à Tg=1000 K à une fréquence de 10 kHz. Nous avons montré que, en quelques pulses de tension, la décharge atteint un régime diffus "stable", observé dans les expériences. Nous avons ensuite étudié le régime de décharge de type arc nanoseconde. Nous avons montré que la fraction d’énergie de la décharge allant dans le chauffage rapide de l’air est de 20-30 %. A cause de ce chauffage rapide, nous avons observé la propagation d’une onde de choc cylindrique suivie par la formation d’un canal chaud, sur le passage initial de la décharge, qui se dilate radialement sur des temps courts (t 6 1 _s), comme observé dans les expériences. Ensuite nous avons pris en compte un modèle de circuit externe pour limiter le courant et ainsi nous avons simulé plusieurs pulses consécutifs pour étudier la transition entre les régimes diffus et d’arc nanoseconde. Pour finir, les résultats de cette thèse ont été utilisés pour trouver des conditions d’obtention d’un régime diffus stable à 300 K et à la pression atmosphérique. Puis nous avons étudié l’allumage sur des temps courts (t 6 100 _s) d’un mélange pauvre H2-air par une décharge de type arc nanoseconde à 1000 K et à pression atmosphérique avec une richesse de 0.3. Nous avons comparé les importances relatives pour l’allumage du chauffage rapide et de la production d’oxygène atomique. Nous avons montré que l’allumage par l’oxygène atomique semble être légèrement plus efficace et a une dynamique complètement différente de celle initiée par le chauffage rapide. / In this Ph.D. thesis, we have carried out numerical simulations to study nanosecond repetitively pulsed discharges (NRPD) in a point-to-point geometry at atmospheric pressure in air and in H2-air mixtures. Experimentally, three discharge regimes have been observed for NRPD in air at atmospheric pressure for the temperature range Tg = 300 to 1000 K: corona, glow and spark. To study these regimes, first, we have considered a discharge occurring during one of the nanosecond voltage pulses. We have shown that a key parameter for the transition between the discharge regimes is the ratio between the connection-time of positive and negative discharges initiated at point electrodes and the pulse duration. In a second step, we have studied the dynamics of charged species during the interpulse at Tg = 300 and 1000 K and we have shown that the discharge characteristics during a given voltage pulse remain rather close whatever the preionization level (in the range 109-1011 cm��3) left by previous discharges. Then, we have simulated several consecutive nanosecond voltage pulses at Tg = 1000 K at a repetition frequency of 10 kHz. We have shown that in a few voltage pulses, the discharge reaches a stable quasi-periodic glow regime observed in the experiments. We have studied the nanosecond spark discharge regime. We have shown that the fraction of the discharge energy going to fast heating is in the range 20%- 30%. Due to this fast heating, we have observed the propagation of a cylindrical shockwave followed by the formation of a hot channel in the path of the discharge that expands radially on short timescales (t < 1 _s), as observed in experiments. Then we have taken into account an external circuit model to limit the current and then, we have simulated several consecutive pulses to study the transition from multipulse nanosecond glow to spark discharges. Finally the results of this Ph.D. have been used to find conditions to obtain a stable glow regime in air at 300 K and atmospheric pressure. Second we have studied on short time-scales (t_ 100_s) the ignition by a nanosecond spark discharge of a lean H2-air mixture at 1000 K and atmospheric pressure with an equivalence ratio of _ = 0:3. We have compared the relative importance for ignition of the fast-heating of the discharge and of the production of atomic oxygen. We have shown that the ignition with atomic oxygen seems to be slightly more efficient and has a completely different dynamics.

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

La phase d’allumage est une composante critique à prendre en compte lors de la conception et du dimensionnement d’une chambre de combustion aéronautique, en particulier lorsque de nouvelles technologies ou architectures sont envisagées dans l’objectif de réduire les émissions de polluants causées par la combustion de carburants d’origine fossile. Il est donc primordial d’atteindre une compréhension détaillée du processus complexe qu’est l’allumage dans des conditions réalistes afin d’être en mesure de choisir les meilleures géométries qui assurent un fonctionnement fiable, stable et sûr des moteurs tout au long de leur cycle de vie. Des simulations aux grandes échelles de l’allumage circulaire d’une chambre de combustion annulaire avec injection de carburant liquide sont réalisés pour trois points de fonctionnement et comparées avec les données expérimentales en termes de structure de flamme et de délai d’allumage. Une analyse détaillée des trois séquences d’allumage numériques permet d’identifier certains aspects clés de la propagation de la flamme dans le mélange froid diphasique. Enfin, les pertes thermiques aux parois sont prises en compte, dans l’objectif d’évaluer la capacité de la simulation à retrouver la forte chute de la vitesse de propagation observée expérimentalement lorsque les parois sont à température ambiante. / Ignition is one of the critical issues that arise in the design and dimensioning of aeronautic combustors, in particular when new technologies are envisioned to reduce the amount of pollutants generated by the combustion of fossil fuels. It is therefore important to achieve a detailed understanding of this complex process in realistic conditions in order to enable informed design choices leading to reliable, stable and safe operation of the engines.Large eddy simulations of the light-round with two phase injection are carried out for three operating conditions and compared to experimental data in terms of flame structure and global duration. The liquid phase is described with a mono-disperse Eulerian approach.A detailed analysis of the three numerical light-round sequences allows to identify some key aspects of the flame propagation in the two-phase mixture. Interactions between the flame, the flow field and the liquid sprays create heterogeneities in the liquid repartition and wakes on the downstream side of the swirling jets formed by the injectors, with notable effects on the motion of the leading point and on the absolute flame velocity.Finally, heat losses at the walls are accounted for during the light-round in order to assess the simulation's ability to retrieve the marked slowdown of the flame propagation observed experimentally when the quartz walls are at ambient temperature.

Cette étude porte sur l’étude et la caractérisation d’un plasma induit par laser produit par une configuration en impulsion unique et en double impulsion. Une étude bibliographique a en effet permis d’identifier que cette seconde configuration avait donné des résultats encourageants - augmentation de la probabilité d’allumage - dans le cadre d’un allumage d’un spray de kérosène à froid. Des mesures par imagerie intensifiée, strioscopie et spectroscopie ont permis de caractériser l’évolution spatiotemporelle des dimensions du plasma et l’onde de choc induite, ainsi que de mesurer l’évolution temporelle de la température et de la densité électronique dans les deux configurations d’impulsions laser considérées. Ce travail expérimental nous a permis d’identifier le délai interimpulsions comme l’un des paramètres essentiels déterminant l’efficacité du procédé en doubleimpulsion. Les observations ont également montré une physionomie du dépôt particulière, le claquage s’effectuant aux extrémités du plasma préexistant. Les observations et données obtenues lors de cette campagne expérimentale serviront de base de comparaison en vue de test d’allumages. Une étude préliminaire sur le claquage dans un spray de dodécane non-réactif a également été effectuée. / This study focuses on the characterization of laser-induced plasma with a configuration using one or two laser pulses. Indeed, a bibliographic review reported encouraging results - increase in ignition probability - for the ignition of a cold kerosene spray. Measurements were carried out, including emission imaging, schlieren imaging and emission spectroscopy, for a temporal and spatial characterization of the plasma and the shockwave. The emission spectra were used for the measurement of the temporal evolution of the temperature and electron density of the plasma, for both configuration of laser pulses. This experimental work highlighted the importance of the inter-pulses delay which is one of the key parameter for the efficiency of the dual pulse breakdown process. Observations also showed that a peculiar energy deposition process takes place when two pulses are used, the second breakdown occuring on both ends of the existing plasma. All data collected with this experimental campaign will be used for comparison in future ignition tests. A preliminary study of the breakdown process occuring in a dodecane spray has also been undertaken.

Ces dernières décennies ont vu apparaître de nombreuses innovations dans le domaine de la combustion afin de réduire la consommation et les émissions polluantes. De nouveaux types d'injecteur, de type LPP - Lean Premixed Prevaporized, ont été mis au point permettant de diminuer le rapport combustible/air et visent à pré-vaporiser le carburant en amont de la combustion afin de mieux le mélanger à l'air issu du compresseur. Cette architecture permet une amélioration de la consommation et des émissions polluantes, mais rend les foyers annulaires plus sensibles à des phénomènes instationnaires qui perturbent le fonctionnement du système, accroissent les flux de chaleur vers les parois de la chambre, induisent des vibrations de structures, entrainent une fatigue cyclique des pièces mécaniques et dans des cas extrêmes conduisent à des dommages irréversibles. L'objectif est de poursuivre l'effort engagé au laboratoire EM2C sur ce thème et plus particulièrement sur celui de la dynamique de la combustion dans les chambres annulaires. La thèse concerne plus spécialement le cas où l'injection du combustible s'effectue sous forme liquide. La configuration reproduit sous forme idéalisée celle que l'on trouve en pratique dans les moteurs aéronautiques. La chambre, désignée sous le nom de MICCA-Spray, est équipée de 16 injecteurs swirlés pouvant être alimentés par un combustible liquide ou gazeux, permettant ainsi une combustion diphasique ou prémélangée. Le système possède des parois en quartz donnant un accès optique à la zone de flamme. Il est aussi équipé d'un ensemble de diagnostics tels des microphones, des photomultiplicateurs ainsi que des systèmes d'imagerie à haute cadence. / These last decades have seen many innovations in the field of combustion to reduce fuel consumption and pollutant emissions. New types of injector, for example LPP - Lean Premixed Prevaporized, have then been developed to reduce the fuel / air ratio and aim to pre-vaporize the fuel upstream of the combustion in order to mix it better with the air coming from the compressor. Unfortunately this architecture makes annular chambers more sensitive to unsteady phenomena which disturb the functioning of the system, increase the heat flows towards the walls of the chamber, induce vibrations of structures, cause cyclic fatigue of mechanical parts and in extreme cases lead to irreversible damage. The objective of this thesis is to continue the effort undertaken at the EM2C laboratory on this topic and more particularly on the dynamics of combustion in annular chambers comprising a set of injectors. The thesis concerns more particularly the case where the injection of the fuel takes place in liquid form. This configuration reproduces, in idealized form, what can be found in practice in aeronautical engines. It is also a configuration studied at the fundamental level. The chamber, known as MICCA-Spray, is equipped with 16 swirled injectors that can be powered by liquid or gaseous fuel, thus enabling two-phase or fully premixed combustion. The system has quartz walls giving optical access to the flame zone. It is also equipped with a set of diagnostics such as microphones, photomultipliers and high-speed imaging systems.

L'étude de l'allumage d'un mélange gazeux combustible/comburant est d'un intérêt fondamentale et d'une importance cruciale dans les moteurs à combustion interne et dans les turbines à gaz. Une nouvelle méthode d'allumage, récemment utilisée, consiste à créer une étincelle par focalisation d'un faisceau laser.<br />L'objectif du présent travail est d'effectuer une étude paramétrique de ce mode d'allumage pour des mélanges en phases liquides dispersées et gazeuses, ainsi que d'apporter une contribution à la compréhension des phénomènes physiques liés au claquage optique, aussi bien dans l'air que dans les mélanges inflammables. Les plasmas rencontrés sont caractérisés, en termes de concentrations et de températures électroniques, avant d'aborder l'étude paramétrique du claquage dans l'air et de l'allumage des mélanges gazeux et diphasiques inflammables. L'importance de la dynamique induite par l'étincelle laser sur l'évolution de la structure et de la forme du noyau d'allumage est considérée. Le rôle des aberrations, et en particulier de l'aberration sphérique, est soigneusement étudié du point de vue théorique. Des conclusions importantes sur l'interprétation des résultats expérimentaux sont dégagées. La détermination des seuils de claquage, ainsi que l'identification des processus déterminants, sont analysés à la lumière d'un modèle basé sur la détermination de l'évolution de la concentration d'électrons libres dans le volume focal. Finalement, la faisabilité de l'allumage laser à la sortie d'un injecteur prévaporisé, prémélangé en régime pauvre est démontrée.

En présence d'une atmosphère riche en oxygène, à haute pression, un composant métallique porté au-delà d'une certaine température seuil, subit dans certaines conditions un processus de combustion ou d'inflammation rapide, qui peut endommager plus ou moins sérieusement, voire détruire complètement, le composant en question. Les problèmes liés à l'inflammabilité des métaux concernent tout domaine d'ingénierie mettant en jeu des métaux en contact avec de l'oxygène à forte concentration et/ou sous pression (industrie aéronautique et spatiale, secteur médical, industrie gazière etc.) Il existe depuis les années 70 un test standard pour l'évaluation de la compatibilité à l'oxygène des matériaux métalliques. Ce test standard consiste à allumer un barreau cylindrique de métal sous oxygène afin de déterminer la pression ou concentration seuil d'oxygène menant à la destruction totale de l'échantillon et la vitesse de propagation de la combustion qui s'ensuit. Ce test présente plusieurs inconvénients : la phase d'initiation est généralement mal étudiée, soit parce que son étude est rendue impossible par la technique d'allumage utilisée (amorce pyrotechnique), soit parce qu'il a été obtenu dans une configuration correspondant assez peu aux conditions réelles des accidents (chauffage en volume). Par ailleurs, très peu d'attention a été donnée jusqu'à présent à l'influence d'écoulements d'oxygène à la surface de l'échantillon sur la propagation de la combustion. Cette thèse propose une approche originale d'étude de la combustion du fer et des aciers au carbone et inoxydable sous atmosphère d'oxygène, afin de comprendre et de définir les conditions d'initiation et de propagation de la combustion de pièces métalliques en utilisant un laser focalisé comme source d'initiation. À cette fin, les mécanismes successifs de l'initiation par laser de la combustion puis sa propagation ont été étudiés. Le travail de cette thèse s'articule en deux parties. Dans la première partie, une étude expérimentale de l'influence des paramètres d'initiation de la combustion par laser, des conditions de soufflage d'oxygène, et de pression statique sur l'initiation et la propagation a été réalisée dans une configuration expérimentale originale (propagation de haut en bas), grâce à la mise en oeuvre de divers outils d'instrumentation : visualisation par caméra rapide, pyrométrie optique, thermocouples, analyses métallographiques. Une attention particulière a été donnée à la notion de seuil en énergie (laser) menant à l'initiation de la combustion, à la propagation ou à la destruction totale de l'échantillon, qui ont été déterminés dans différentes conditions de soufflage. Sur la base des données expérimentales précédemment obtenues, la deuxième partie de ce travail de thèse a consisté en la mise au point de simulations numériques (sous le logiciel commercial COMSOL Multiphysics) de ces expériences (limitée au démarrage de la combustion). Des paramètres inconnus liés à la réaction ont été ajustés afin de reproduire au mieux l'évolution des divers phénomènes observés (les champs thermiques, la dynamique d'inflammation, le comportement du bain liquide, la déformation géométrique etc.). L'ensemble de ce travail a permis de formuler une phénoménologie de l'initiation et de la propagation de la combustion par laser ainsi qu'une interprétation physique de celle-ci.

De nombreuses études sont menées pour la compréhension et l'utilisation de plasmas hors équilibre pour les procédés industriels capables d'améliorer la combustion, de stabiliser des flammes et de réduire les polluants. En effet, dans le cadre des nouvelles normes européennes, il devient indispensable de pouvoir maîtriser la qualité de la combustion et de réduire ainsi les émissions polluantes. Même si le principe de l'allumage classique par étincelle est depuis longtemps connu et utilisé dans l'industrie automobile, ce système présente néanmoins quelques limites. En effet, le caractère localisé de l'étincelle créée réduit la probabilité de rencontre entre l'étincelle et une zone de mélange inflammable ce qui conduit à des ratés d'allumages et spécialement en mélanges pauvres. Ainsi, l'utilisation de systèmes différents reposant sur des plasmas non-thermiques fournit des avantages significatifs, dont les propriétés de forte réactivité chimique et de faible coût énergétique. L'objet principal de ce travail de thèse est l'étude de l'allumage de mélanges combustibles par un certain type de décharges pulsées nanosecondes. En effet, un des intérêts du déclenchement de combustion par décharges nanosecondes est le développement d'une zone spatiale d'allumage nettement plus étendue que celle obtenue par l'étincelle de la bougie standard. Enfin, un autre avantage des décharges nanosecondes est la création de nombreux radicaux dans le milieu combustible nécessaires à l'initiation directe des cinétiques de combustion en limitant la contribution thermique, souvent impliquées dans les pertes de rendement des allumeurs. Dans notre étude, la décharge nanoseconde pulsée utilisée est caractérisée par l'application d'une surtension très élevée donnant un pulse de tension très court (12 ns), d'amplitude très élevée (50 kV) et un front de montée très raide (2 ns). Au cours de cette étude, nous avons d'abord caractérisé la décharge nanoseconde pulsée dans des mélanges air/propane et air/heptane à pression atmosphérique. Ensuite, nous avons appliqué la décharge au déclenchement de combustion dans les mélanges air/propane et air/heptane dans les proportions stœchiométriques mais aussi en mélanges pauvres et ce toujours à pression atmosphérique, ce qui a montré la réduction des délais de combustion. De plus, les résultats en mélanges stœchiométriques montrent qu'il existe trois modes d'allumage : un ponctuel, un double et un mode cylindrique et ce en fonction de la densité d'énergie.