Etude des jets électrilisés : application aux procédés électriques de déstabilisation des jets de gasoil à grandes vitesses

Study on electrified jeds : application to electric processes of destabilization of diesel oil jets at high velocity

• Auteur / Autrice : Laurent Priol
• Direction : Hubert Romat, Christophe Louste
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mécanique des milieux fluides
• Date : Soutenance en 2006
• Etablissement(s) : Poitiers
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences pour l'ingénieur et aéronautique (Poitiers1992-2008)
• Partenaire(s) de recherche : autre partenaire : Université de Poitiers. UFR des sciences fondamentales et appliquées

Mots clés

Mots clés contrôlés

Vélocimétrie laser Doppler

Électrostatique

Diélectriques liquides

Stabilité

Atomisation

Résumé

Dans cette thèse nous nous proposons d'étudier théoriquement et expérimentalement le comportement d'un jet électrisé, cylindrique ou plan, en régime d'atomisation. Dans une première partie, nous étudions la stabilité linéaire d'un jet cylindrique visqueux à grande vitesse en présence de charges électriques. Grâce à une analyse temporelle, traitée numériquement, nous présentons l'influence théorique de différents paramètres sur la stabilité du jet. Nous retrouvons les résultats connus sur les jets non électrisés et nous complétons par des résultats spécifiques sur l'aspect électrique, résultats qui montrent l'influence déstabilisante des charges électriques à la surface du jet. Cette étude théorique et numérique est reprise ensuite dans une deuxième partie dans le cas d'une nappe liquide visqueuse. L'exploitation des résultats numériques montre la même tendance, c'est-à-dire une influence déstabilisante des charges électriques. La troisième partie est consacrée à une étude expérimentale sur d'une part l'atomisation d'un jet de gasoil électrisé et sur d'autre part l'électroconvection dans le gasoil (mise en mouvement par champ électrique d'un liquide diélectrique initialement au repos). Dans la première expérience des mesures de granulométrie laser ont permis de vérifier l'aspect globalement déstabilisant du procédé électrique avec une mesure de la diminution de la taille moyenne des gouttelettes d'un spray en présence de charges électriques. Dans la deuxième expérience nous mesurons par LDV, dans une cellule d'électroconvection, la vitesse acquise par un liquide diélectrique soumis à l'action d'un champ électrique. Les vitesses obtenues (de l'ordre de 10 cm/s) montrent que le procédé d'électrisation du liquide utilisé dans les injecteurs a un double effet : l'effet électrique due à la présence de charges électriques sur la surface du jet et aussi un effet mécanique dans l'injecteur (électroconvection dans l'injecteur) qui certainement agit sur la stabilité du jet. En conclusion nous avons étudié dans cette thèse un procédé électrohydrodynamique pour mieux contrôler l'injection dans les moteurs terrestre et aéronautique

In this thesis we propose to study theoretically and in experiments the behavior of an electrified jet, cylindrical or plane, in regim of atomization. In a first part, we study the linear stability of a viscous cylindrical jet at high velocity in the presence of electric charges. Thanks to a temporal analysis, treated numerically, we present the theoretical influence of various parameters on the stability of the jet. We find the results known on the no electrified jets and we supplement by specific results on the electric aspect, results which show the destabilizing influence of the electric charges on the surface of the jet. This theoretical and numerical study is resumed in a second part in the case of a viscous liquid sheet. The analysis of the numerical results shows the same tendency, i. E. A destabilizing influence of the electric charges. The third part is devoted to an experimental study on the atomization of an electrified diesel oil jet and on the electroconvection in the diesel oil (put moving by electric field of a dielectric liquid initially at rest). In the first experiment, the measurements of laser granulometry allowed to check the aspect overall destabilizing of the electric process with a measurement of the decrease of the mean size of the spray droplets in the presence of electric charges. In the second experiment we measure by LDV, in a cell of electroconvection, the velocity acquired by a dielectric liquid subjected to the action of an electric field. The velocities obtained (about 10 cm/s) show that the process of electrification of the liquid used in the injectors has a double effect: the electric effect due to the presence of electric charges on the surface of the jet and also a mechanical effect in the injector (electroconvection in the injector) which certainly acts on the stability of the jet. In conclusion we studied in this thesis an electrohydrodynamic process for better controlling the injection in the terrestrial and aeronautical engines.