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Thèse présentée à

INSA de Rouen

Discipline : Physique
Spécialité : Energétique

Par

Damien BONIN

Soutenue le 12 janvier 2011

Développement de la réfractométrie d’arc-en-ciel pour l’étude de l’évaporation de gouttes individuelles en écoulement
Jury

Rapporteur
J. Van Beeck, Associate Professor, VKI, Bruxelles
G. Lavergne, Professeur des Universités, ONERA, Toulouse

Examinateur
F. Lemoine, Professeur des Universités, LEMTA, Nancy
C. Crua, Senior Researcher, SHRL, Brighton
C. Rousselle, Professeur des Universités, PRISME, Orléans
N. Roth, Dr-Ing., ITLR, Stuttgart

Directeur G. Gréhan , Directeur de Recherche, CORIA, Université et INSA de Rouen

Résumé
Afin de modéliser correctement les phénomènes liés à l’évaporation, les numériciens souhaitent obtenir des mesures expérimentales fiables, leur permettant d’améliorer leurs modèles. A l’opposé, de nombreux industriels souhaitent pouvoir réaliser des mesures in situ, avec des techniques expérimentales appliquées aux conditions réelles.C’est dans ce cadre que s’est inscrite cette thèse. L’objectif principal, a été de démontrer la faisabilité, et la stabilité, de mesures en réfractométrie d’arc-en-ciel sur des gouttes uniques en écoulement afin d’obtenir le taux d’évaporation de ces gouttes.
L’utilisation d’un dispositif dédié habituellement à la PIV a servi à réaliser des acquisitions de couples d’images, séparées par un délai temporel variable. Une méthode très fine de la mesure de variation de diamètre a été introduite, autorisant la mesure du taux d’évaporation instantané d’une goutte en écoulement par le biais du déphasage de la structure de ripple.

Abstract
In order to model correctly the evaporation phenomenon, numerical simulations needs to work with reliable experimental data, allowing to improve the existing models. On the other side, industrialists needs to realize in situ measurements, with experimental techniques that apply to real conditions. This is the framework of this thesis. The main work has been to prove that measurements with rainbow refractometry on unique droplets in a flow were possible, obtain the evaporation rate from those measurements, and prove their stability.
The use of a specific setup, most of the time used in PIV, allowed us to realize acquisitions of couple images with a temporal delay. A very fine method for the measurement of variation of diameter has been introduced, allowing the measurement of instantaneous evaporation rate of unique droplets in a flow, using the ripple structure phase shift.

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