Contribution à l'étude expérimentale d'un éjecteur à flux induit

Contribution to the experimental study of an induced flow ejector

• Auteur / Autrice : Philippe Desevaux
• Direction : Gabriel Hostache
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences pour l'ingénieur. Mécanique. Énergétique
• Date : Soutenance en 1994
• Etablissement(s) : Besançon
• Partenaire(s) de recherche : Autre partenaire : Université de Franche-comté. UFR des Sciences, Techniques et Gestion de l'Industrie
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : André Lallemand, Jean-Pierre Prenel
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Jean-Claude Champoussin, Michel Lance

Mots clés

Mots clés contrôlés

Écoulement de culot (aérodynamique)

Aérodynamique

Mécanique des fluides

Résumé

Ce travail concerne l'analyse expérimentale d'un éjecteur à air induit. L'étude bibliographique révèle que l'analyse globale du fonctionnement de l'éjecteur a été largement privilégiée au détriment de l'analyse locale de l'écoulement. Aussi, après un bref examen du fonctionnement de l'éjecteur afin d'en caractériser ses performances et de vérifier l'établissement du régime mixte dans nos conditions d'expérimentations, nous nous concentrons sur l'analyse locale de l'écoulement. Cette étude expérimentale est conduite par mesure de la pression statique et visualisation de l'écoulement. En ce qui concerne la mesure de la pression, la conception d'un système mobile de mesure de la pression interne par tube d'exploration axiale permet de suivre la détente du jet primaire le long de l'axe de la tuyère motrice, ainsi que la recompression du mélange dans la tuyère secondaire. Pour ce qui est de l'analyse optique de l'écoulement, plusieurs techniques de visualisation par nappe laser, se différenciant suivant le mode d'éclairage, l'état de polarisation de la lumière incidente et la nature de l'ensemencement, sont développés afin de visualiser le système de pseudo-choc primaire, les structures turbulentes de l'écoulement et la zone sans mélange. Les principaux résultats issus des différentes expérimentations présentent une cohérence remarquable, et permettent de suivre l'influence des conditions génératrices sur les processus des recompression et de mélange au sein de l'éjecteur. Il apparaît ainsi que la recompression est d'autant plus difficile que le taux d'entraînement augmente, et que le mélange des fluides moteur et induit est totalement achevé dès la fin du système de pseudo-choc primaire. A l'aide de ces résultats, un dimensionnement rigoureux de la longueur de la chambre de mélange est alors possible. Les mesures de pression et les visualisations de l'écoulement en sortie de tuyère motrice mettent également en évidence le passage du régime mixte sans séparation. Enfin, nous proposons une rapide confrontation de nos résultats expérimentaux avec des résultats issus de diverses simulations numériques

This work is concerned with the experimental investigation of an induced air ejector. The bibliographic review reveals that the global analysis of the working of ejectors has been widely privileged to the detriment of the local investigation of the flow. Therefore, after a brief study of the working of the ejector, with the aim to evaluate its performance and to verify the establishment of a mixed flow pattern (supersonic-subsonic) under our experimental conditions, we concentrate our attention on the local investigation of the flow. This experimental investigation is carried out by static pressure measurements and flow visualizations. With regard to the pressure measurement, a sliding measuring system for the centreline static pressure is developed for determining continuously the pressure distribution along the centreline of the ejector. Concerning the optical investigation of flow, several flow visualization methods using laser sheet illumination techniques, are developed in order to visualize the primary pseudo-shock system, the turbulent structures of the flow and the non mixing region. The main results obtained by the different experimentations allow the study of the influence of various operating conditions on the recompression and mixing processes in the ejector. In particular, it appears that the recompression is more difficult to achieve at high values of the entrainment ratio, and that the mixing of the two fluids is completely accomplished as soon as the primary pseudo-shock structure is vanished. Issues related to the mixing tube design are also addressed by this experimental investigation. Static pressure measurements and flow visualizations at the primary nozzle exit also permit the detection of the appearance of the mixed flow pattern with separation. Finally, we present a brief confrontation of our experimental results with results given by various numerical simulations