Thèse soutenue

Caractérisation d'un spray dense et à grande vitesse par diagnostics optiques
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Auteur / Autrice : Thomas Boëdec
Direction : Jean-Claude Champoussin
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Physique
Date : Soutenance en 1999
Etablissement(s) : Ecully, Ecole centrale de Lyon
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de mécanique des fluides et acoustique (Rhône)

Résumé

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Ce travail constitue une contribution à la caractérisation expérimentale d'un spray dense et à grande vitesse de type spray diesel, au moyen de diagnostics optiques, par des mesures ponctuelles - anémométrie phase doppler (PDA) - ou planes - vélocimétrie par images de particules (PIV) et traitement et analyse d'images (DIP) -. Un écoulement stationnaire est produit par décharge d'eau pressurisée à 10 MPa, à travers un orifice de diamètre 0,2 mm, débouchant dans le milieu ambiant. Grace à des mesures PDA, cinq critères définissant la transition d'un écoulement dense vers un écoulement pleinement développé (semblable à un écoulement d'air charge en particules) ont été établis, bases sur : (i) la valeur asymptotique atteinte par la vitesse moyenne axiale ; (ii) l'évolution linéaire de la masse d'air entrainée ; (iii) l'équilibre atteint par les fluctuations de vitesse ; (iv) l'évolution linéaire du déplacement carré moyen ; (v) l'évolution linéaire de l'épaisseur de mélange. L'adaptation de la PIV a l'étude de ce spray difficile a nécessité de nombreux tests sur le type d'éclairement (deux nappes laser opposées et coplanaires), sur le choix des intervalles de temps entre deux images, sur les tailles de fenêtres d'interrogation pour l'inter corrélation le DIP a fourni des résultats de granulométrie en bon accord avec ceux issus des mesures ponctuelles. Une investigation originale combinant la PIV et le DIP a permis l'étude de la vitesse des gouttes conditionnée par leurs tailles. Enfin, à partir des intensités fluorescées et diffusées, enregistrées simultanément sur deux cameras CCD, l'analyse précédente par PIV et DIP a donne des résultats encourageants sur la dynamique de la phase continue : des écarts de vitesse longitudinale entre les deux phases de l'ordre de 30 m/s ont été mesurés sur l'axe. Les perspectives majeures sont les analyses quantitatives de la vitesse du gaz conditionnée par la vitesse des gouttes ou par leur géométrie.