In order to elucidate the propagation mechanism of detonations, the failure mechanism of detonations propagating in tubes with porous walls is investigated experimentally. Two distinct failure mechanisms were identified depending on the type of detonating mixture. Experiments in mixtures characterized by piecewise laminar reaction zone structures with weak three-dimensional effects revealed that the attenuation and failure is caused by the global mass divergence to the porous, penneable walls. The limits observed in these mixtures agreed very weIl with the theoretical limiting conditions for the existence of curved ZND detonations subjected to laterai expansions.

Experiments were also conducted in a second c1ass of mixtures, characterized by irregular cellular structures and turbulent reactions zones. When detonations in this c1ass of mixtures are attenuated, transverse waves re-amplify from local instabilities in the reaction zone. This re-amplification permits the detonation wave to continue to propagate and overcome the effects of global mass divergence and transverse wave attenuation at the porous walls. Ultimately, when the rate of transverse wave re-generation is surpassed by the rate of transverse wave damping at the walls, the detonation can no longer be self-sustained and fails. The limits obtained in these irregular structure mixtures were found significantly wider than predicted by the ZND fonnulation, thus further confirming the important role of the three-dimensional turbulent structure in these detonations in providing a more efficient mechanism of gas ignition and propagation than detonations that exhibit a regular structure.

The implications of the present study are that the ZND model is not valid in describing the reaction zone structure, the ignition mechanism and thus the propagation mechanism in these turbulent detonations. In these mixtures, the ignition mechanism is a combination of the c1assical mechanism of adiabatic shock compression leading to ignition as weIl as the intense turbulent mechanism usually attributed to deflagrations only.

Afin d'élucider le mécanisme de propagation des détonations gazeuses, nous avons étudié le mécanisme d'atténuation et extinction des détonations se propageant dans des tubes dont le mur est poreux. Deux différents mécanismes ont été identifiés. Dans les mélanges caractérisés par des zones de réaction laminaires et des effets tri-dimensionnels faibles, l'extinction est due aux expansions globales engendrées par le mur pennéable. Les limites détenninées expérimentalement sont en excellent accord avec les limites théoriques qui pennettent l'existence de détonations de type ZND courbées

Pendant l'atténuation des détonations caractérisées par des zones de réaction turbulentes, des ondes de choc transversales provenant des instabilités dans la zone de réaction se re-amplifient continuellement, pemlettant de nier l'effet des expansions globales et de l'atténuation des ondes transversales par le mur poreux. Quand le taux d'atténuation des ondes transversales devient supérieur à celui de re-amplification, la détonation ne peut plus être entretenue et s'éteint. Les limites obtenues dans ces mélanges sont beaucoup plus larges que les prédictions basées sur le modèle ZND, ce qui confirme le rôle important de la turbulence qui pennet un mécanisme d'allumage plus efficace.

Les implications de mes travaux sont donc que le modèle ZND n'est pas valide pour la description de la zone de réaction, du mode d'allumage et donc du mécanisme de propagation des détonations turbulentes. Dans ces mélanges, le mécanisme d'allumage est une combinaison du mécanisme classique d'autoallumage par la compression des ondes de choc frontales (de type ZND) et du mécanisme de transport turbulent attribué nonnalement aux déflagrations seulement.