Etude expérimentale des mécanismes d’évaporation d’un film liquide combustible et de la stratification induite

par Quentin Mouret

Thèse de doctorat en Thermique énergétique

Sous la direction de Dany Escudié et de Cédric Galizzi.

Soutenue le 23-03-2018

à Lyon , dans le cadre de Ecole Doctorale Mecanique, Energetique, Genie Civil, Acoustique (MEGA) (Villeurbanne) , en partenariat avec Institut national des sciences appliquées de Lyon (Lyon) (établissement opérateur d'inscription) , CETHIL - Centre d'Energétique et de Thermique de Lyon (Villeurbanne, Rhône) (laboratoire) et de Centre de Thermique de Lyon / CETHIL (laboratoire) .

Le président du jury était Christine Rousselle.

Le jury était composé de Dany Escudié, Cédric Galizzi, Christine Rousselle, Jérôme Bellettre, Thierry Schuller, Stéphane Jay.

Les rapporteurs étaient Jérôme Bellettre, Thierry Schuller.


  • Résumé

    Durant les régimes de fonctionnement transitoires à froid des technologies d’Injection Directe Essence, des films liquides peuvent se former sur les parois du cylindre moteur. L’interaction entre le gradient de fraction de vapeur, résultant de l’évaporation de ces films avec le front de flamme, est responsable de la majorité des émissions d’hydrocarbures imbrulés (HC). Dans ces travaux, une configuration expérimentale simplifiée a été développée de façon à générer un gradient de fraction de vapeur par évaporation, dans un contexte d’écoulement réactif confiné, mais préservé des complexités inhérentes aux configurations industrielles. L’étude porte sur les influences de la vitesse de l’écoulement et de la température de l’interface de changement de phase sur les intensités des transferts de masse et de chaleur ainsi que sur l’établissement de la stratification de vapeur. Dans un premier temps, les flux de vapeur et de chaleur provenant d’une paroi poreuse saturée en liquide volatil ont été mesurés et évalués. Dans un second temps, le gradient de fraction de vapeur à proximité de la paroi poreuse a été caractérisé par un diagnostic de Fluorescence Induite par Laser (FIL). L’approche globale a confirmé que le flux de chaleur consommé par le changement de phase représente une part importante du flux de chaleur total échangé. De plus, les résultats de mesures de FIL ont montré l’existence de différents types de distributions et comportements provenant du lien étroit entre la forte densité du mélange gazeux et la formation de la couche de vapeur.

  • Titre traduit

    Experimental study of the evaporation mechanisms of a liquid fuel film and induced stratification


  • Résumé

    During cold start and warm up engine regimes for Gasoline Direct Injection (GDI) technology, fuel liquid films may accumulate on the cylinder walls. The interaction between the mass fraction gradient, witch is resulting from its evaporation, and the front flame, manages to produce the majority of Unburnt HydroCarbon (UHC) emissions. In order to reproduce the conditions found in internal combustion without the industrial setup complexity, an academic experimental configuration has been developed to generate a mass fraction gradient by evaporation. This study focuses on the influence of the air stream velocity and the influence of the phase change interface temperature. First, mass and heat fluxes from the phase change surface have been measured and calculated near a porous wall saturated with volatile liquid. Then, the mass fraction gradient near the porous wall has been characterised by a Laser Induced Fluorescence (LIF) diagnostic. The global approach has confirmed that latent heat flux represents a major part of the total heat transfer flux exchange. Moreover, LIF results have shown different global behaviours that link the high density of the gas mixture to the vapour layer formation.


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Cette thèse a donné lieu à une publication en 2018 par DocINSA à Villeurbanne

Etude expérimentale des mécanismes d'évaporation d'un film liquide combustible et de la stratification induite


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Informations

  • Sous le titre : Etude expérimentale des mécanismes d'évaporation d'un film liquide combustible et de la stratification induite
  • Détails : 1 vol.(XIV-223 p.)
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