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Thèse soutenue

Modélisation de l'évaporation à haute pression de gouttes multicomposants dans le code Kiva II

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Auteur / Autrice : Hervé Leborgne
Direction : Alain Berlemont
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Physique
Date : Soutenance en 1999
Etablissement(s) : Rouen

Résumé

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Nous présentons dans ce mémoire une modélisation numérique de l'évaporation de gouttes multicomposants adaptée à la haute pression. La prise en compte de l'influence de la pression sur l'évaporation et d'une phase liquide a plusieurs constituants permet en effet d'améliorer la simulation des moteurs à injection directe. Nous avons dans le premier chapitre rappelé les caractéristiques du modèle d'évaporation du code Kiva II, utilisé dans cette étude, en mettant en évidence ses points faibles pour une utilisation à pression élevée. Suite à une synthèse bibliographique des modèles existants, nous avons développé un modèle d'évaporation haute pression en modifiant le calcul des transferts de masse et de chaleur, en prenant en compte les effets de la pression et du mélange vapeur/gaz ambiant dans le calcul des propriétés physiques du film de diffusion, et en considérant un gaz réel dans le calcul de l'équilibre thermodynamique à l'interface liquide/vapeur. Ce modèle a été validé dans le troisième chapitre où nous avons également montré l'influence de chaque modification par rapport à l'ancien modèle. Deux applications du modèle d'évaporation sont présentées dans les quatrième et cinquième chapitres. La première concerne l'évaporation d'une goutte isolée (configuration de Kadota-Hiroyasu) ou nous avons mis en évidence l'influence de chaque paramètre et la seconde celle d'un spray (configuration de Sommerfeld) où nous avons montré l'influence du choix du modèle sur la prédiction de la répartition de la vapeur. Dans le sixième chapitre, nous avons complété le modèle d'évaporation haute pression en introduisant un traitement multicomposants de la phase liquide dont la principale différence avec les modèles existants provient de la prise en compte d'un coefficient de diffusion d'une espèce dans le mélange gazeux diffèrent pour chaque espèce. Ce modèle a été validé et appliqué à l'évaporation d'une goutte à deux et à trois composants.