Contribution à l'étude des instabilités interfaciales liquide-gaz en atomisation assistée et taille de gouttes

Contribution to the study of the interfacial instability in assisted atomisation and spray characteristics

• Auteur / Autrice : Fares Ben Rayana
• Direction : Alain Cartellier, Emil Hopfinger
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique. Énergétique
• Date : Soutenance en 2007
• Etablissement(s) : Grenoble INPG

Mots clés

Mots clés contrôlés

Instabilité de Rayleigh-Taylor

Atomisation

Écoulement diphasique

Mots clés libres

Carburant liquide , Pulvérisation

Instabilités Kelvin-Helmholtz

Brouillard de gouttes , Mesure optique

Résumé

Ces travaux s'inscrivent dans une problématique de compréhension des mécanismes et d'optimisation de la pulvérisation de carburant liquide par un jet gaz rapide. Les résultats expérimentaux obtenus ont permis de montrer que sur une large gamme de paramètre, l'instabilité axiale la plus amplifiée est du type Kelvin-Helmholtz avec raccord de vitesse dans le gaz avec une longueur d'onde pilotée par l'épaisseur de la couche de vorticité gaz. L'analyse et les mesures de la déstabilisation transverse des crêtes des vagues sous forme de ligaments ont montré qu'elle est du type Rayleigh-Taylor, avec une longueur d'onde qui dépend de paramètres physique des fluides, de l'épaisseur de la couche de vorticité et du nombre de Weber. Le brouillard de gouttes, issues de la brisure des ligaments, a été caractérisé par des mesures de sonde optique à tête conique. Enfin des techniques sont proposées pour l'amélioration et le contrôle de l'atomisation assistée

The study of assisted atomisation interest many industrial sectors in particular, the engines manufacturing in aeronautics and in aerospace. Lndeed, the optimization of the liquid fuel pulverization by a fast gas jet is one of the key issues which determine the efficiency of these engines. Experimental results shown that, on a large broad range of parameter, the most amplified axial instability is Kelvin-Helmholtz type with a wavelength controlled by the thickness of the gas vorticity layer. The ligaments which develop at the peaks of the axial waves are stretched and broken into drops. The analysis and measurements on the transverse instability shows it is a Rayleigh-Taylor type. The transverse wavelength depends on the physical parameters of the fluids, the thickness of the gas vorticity layer and the number of Weber. The fog of drops has been characterized using an optical probe with conical head. Finally some techniques are proposed for the improvement of assisted atomization