Numéro 1, Décembre 2009

Diagnostic optique des écoulements

Techniques de mesure avancées pour la caractérisation des brouillards

Auteurs: 

V. Bodoc, C. Laurent, Y. Biscos, G. Lavergne

L' objectif de ce papier est de présenter les développements récents à l'ONERA dans les domaines de la caractérisation expérimentale et de la simulation numérique des brouillards. Dans le cadre de la réduction des émissions polluantes, l'optimisation de l'injection de carburant liquide représente un phénomène fondamental et constitue un élément déterminant dans la définition de nouveaux prototypes de systèmes d'injection. Les processus physiques de formation, de transport, d'évaporation et de combustion des brouillards ne sont pas complètement connus et les modèles doivent être approfondis pour une meilleure prédiction du mélange air carburant dans la chambre de combustion. Pour la validation des approches numériques, l'ONERA développe, en coopération avec le CNRS, de nouvelles techniques optiques afin d'obtenir des banques de données détaillées.

De nouvelles techniques sont présentées pour caractériser la phase dispersée dans les brouillards en termes de température, de taille et de vitesse des gouttes. Un effort important a été réalisé au cours des dernières années pour mesurer la température moyenne et locale d'une goutte par le couplage de deux techniques, la Réfractométrie par Arc-en-ciel Standard (RAS) et la Fluorescence Induite par Laser (FIL) pour une configuration de jet de gouttes monodisperses. Des caractérisations locales de la phase dispersée à l'intérieur d'un brouillard polydisperse ont aussi été effectuées par l'utilisation simultanée de la technique de Réfractométrie par Arc-en-ciel Global (RAG) et la technique classique de granulométrie par l'Anémométrie Phase Doppler (APD). Ce papier décrit le principe de ces techniques et les différents niveaux d'application depuis des configurations de base prenant en compte des jets de gouttes monodisperses jusqu'à des brouillards polydisperses dans un environnement à haute pression et à haute température. Les résultats expérimentaux sont comparés à ceux de la simulation numérique pour des configurations simples.

 

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Videos: 

Spatial distribution of the dispersed phase before ignition
in a combustion chamber

 

Numerical simulation of the emerging spray

 

Liquid annular film atomisation for a simplified injector

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