Température de sprays : Sur le développement d'une technique de mesure par réfractométrie globale d'arc-en-ciel

Study of spray heat up : On the development of global rainbow techniques

• Auteur / Autrice : Sawitree Saengkaew
• Direction : Gérard Gréhan
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique. Énergétique
• Date : Soutenance en 2005
• Etablissement(s) : Rouen en cotutelle avec Université Chulalongkorn, Bangkok

Mots clés

Mots clés contrôlés

Combustion

Optique géométrique

Température atmosphérique

Particules (matière)

Réfractométrie

Arc-en-ciel

Jets

Lumière -- Diffusion

Résumé

La crise actuelle de l'énergie renforce la demande pour des produits alternatifs au pétrole. Parmi d'autres, une grande attention est donnée aux bio diesels. Les bio diesels peuvent être extraits de différentes plantes, en accord avec le climat du pays. La Thaïlande s'intéresse aux huiles de palme et de Jatropha tandis que la France s'intéresse aux extraits de soja ou de betterave. Pour brûler un liquide, il doit être atomisé et le point clé pour optimiser la production d'énergie et minimiser la formation de polluants est la maîtrise de l'échauffement et de l'évaporation des gouttes. Ces mesures sont encore un défi. Cette thèse est une contribution à ce domaine de recherche, basé sur l'utilisation d'un atomiseur ultrasonique pour créer un spray de petites particules avec une distribution étroite des tailles. Le spray ainsi créé sera utilisé pour mesurer l'évolution de température des gouttes. Pour atteindre cet objectif, une chaîne d'arc-en-ciel global a été développée. La principale originalité de cette thèse réside dans l'utilisation et le développement de la théorie de Nussenzveig qui donne la possibilité de calculs aussi précis qu'avec la théorie de Lorenz-Mie pour des temps de calcul comparables à ceux de l'optique géométrique ou de la théorie d'Airy. De fortes améliorations des techniques de réfractométrie d'arc-en-ciel sur une particule individuelle et sur un nuage de gouttes ont été obtenues. Par l'arc-en-ciel sur une particule individuelle, une précision absolue de 0. 01 mm est obtenue sur le diamètre, et une précision d'environ 0. 0001 sur l'indice de réfraction. Par l'arc-en-ciel global, une précision équivalente est obtenue sur l'indice de réfraction.

The actual energy crisis reinforces the demand for products alternative to the petrol. Among others, a large attention is dedicated to the bio diesel. The bio diesel can be extracted from different plants according with the weather of the country. For Thailand the interest is focused on palm oil and Jatropha while France is focused on rapeseed and beetroot. To combust liquid fuel, it must be atomized, then a key point to optimize the energy production and reduce the pollutant formation is the mastering of the droplet heat up and evaporation. These quantities are not yet systematically studied. This thesis is a contribution to this field, based on the use of ultrasonic nozzles to create a spray of small droplets with a narrow size distribution. The fundamental spray created will be used to measure the heat up of the droplets. To reach this objective a global rainbow set up is developed. The main originality of this thesis is the use and the development of the Nussenzveig's theory which gives the possibility to compute accurately as in Lorenz-Mie theory but as fast as by using geometrical optics of Airy theory. Improvements of classical rainbow technique on individual particle and global rainbow technique for cloud of droplets are obtained.