Fichier à télécharger

6.1 Mo

Thèse présentée à

Université de Rouen

Discipline : Physique
Spécialité : Energétique

Par

Viet Dung NGO

Soutenue le 26 février 2013

Etude de la morphologie des éléments d’un spray liquide et de leur production
Jury

Directeurs de thèse
Christophe DUMOUCHEL, Directeur de Recherche CNRS – UMR 6614 CORIA, Rouen
Jean-Bernard BLAISOT, Maître de Conférences – Université de Rouen

Rapporteurs
Yannick BAILLY, Professeur des Universités – Université de Franche - Comté
Christian CHAUVEAU, Directeur de Recherche CNRS – UPR 3021 INSIS-ICARE, Orléans

Examinateurs
Cyril CRUA, Senior Research Fellow – University of Brighton.
Jérôme YON, Maître de Conférences – INSA de Rouen

Etude de la morphologie des éléments d’un spray liquide et de leur production

Les sprays sont fréquemment produits par l’éjection d’un écoulement liquide dans un environnement gazeux. Dépourvu de contrainte pariétale, l’écoulement est le siège de déformations croissantes qui conduisent à sa rupture en gouttes de taille, de vitesse et de forme différentes. La caractérisation expérimentale et mathématique de la forme des gouttes d’un spray liquide est le champ d’investigation de ce travail. Sur le plan expérimental, deux diagnostics, basés sur la diffraction laser (TDL) et l’analyse d’images (TAI) et n’opérant aucune ségrégation sur les gouttes en fonction de leur forme, sont utilisés pour caractériser des sprays riches en gouttes non sphériques. L’imagerie fait appel à une technique d’échantillonnage tomographique réglée pour assurer une comparaison avec le diagnostic laser. Sur le plan mathématique, l’analyse fait usage de la fonction Gamma-Généralisée à 3 paramètres (GG3P) amenant deux paramètres de dispersion et un paramètre de taille. En conclusion ce travail introduit la notion de système équivalent composé d’éléments sphériques et conservant la distribution surfacique d’échelle (distribution dépendant de la forme des gouttes) du système réel. Il démontre que la fonction GG3P permet une excellente reproduction de la distribution de diamètre des systèmes équivalents et que la TDL en produit une mesure fiable. Souvent discutée dans la littérature, la nécessité de deux paramètres de dispersions est justifiée ici, l’un deux caractérisant la population réelle des petites gouttes, l’autre corrigeant cette population pour reproduire l’effet des petites échelles portées par les gouttes déformées. Dans une seconde partie, la notion de système équivalent est utilisée pour étudier la rupture de ligaments liquides isolés. Dans cette situation, les systèmes équivalents sont constitués de cylindres dont l’évolution temporelle de la distribution de diamètre démontre qu’une diminution de la tension de surface améliore l’efficacité d’atomisation notamment en élargissant la dynamique d’échelle du processus de rupture.

Mots clefs  : Sprays liquides, Atomisation, Morphologie des gouttes, Analyse multi-échelle, Granulométrie par diffraction laser, Granulométrie par analyse d’images

Investigation on the shape of liquid spray drops and on their production

Sprays are often produced by throwing out liquid flow in a gaseous environment. Devoid of any parietal constraint, the flow is subjected to growing perturbations that lead to its disintegration into droplets of different size, velocity and shape. The experimental and mathematical characterization of the droplet shape is the investigation field of this work. From an experimental point of view, two diagnostics, based on laser diffraction (LDT) and image analysis (IAT) and performing no drop segregation according to their shape, are used to characterize sprays containing non-spherical drops. The IAT uses a tomographic sampling technique settled to allow comparison with the laser diagnostic. From a mathematical point of view, the analysis makes use of the 3-Parameter Generalized-Gamma function (3pGG) introducing two dispersion parameters and one size parameter. In conclusion, this work introduces the notion of equivalent system made of spherical elements and conserving the surface-based scale distribution – which depends on the shapes of the drops – of the actual system. It demonstrates that the 3pGG function allows an excellent description of the diameter distribution of the equivalent system and that TDL provides a reliable measurement of it. Often debated in the literature, the necessity of two dispersion parameters is justified here, one characterizing the actual small drop population and the other correcting this very population to account for the effects of the small scales imposed by the deformed droplets. In a second part, the equivalent system notion is applied to investigate the breakup of isolated liquid ligaments. In this situation, the equivalent systems are composed of cylinders whose temporal evolution of the diameter distribution demonstrates that a decrease of the surface tension improve the atomization efficiency by enlarging the scale dynamic of the disintegration process.

Keywords  : Liquid sprays, Atomization, Drop morphology, Multi-scale analysis, Laser diffraction drop sizing, Image analysis drop sizing

Mots-Clefs
Catalogue des Documents
CORIA-Lettre
Ecrire au Laboratoire
Flux RSS
Contact & Accès
ACCUEIL
Départements de Recherche du Laboratoire
Activités du département ER
Activités du Département TASC
Activités du Département OL
Informations pratiques concernant les Masters DIODE et EFE
Diagnostic Laser et Métrologie Optique
Où sommes nous ! Plans d’accès. Contact Principaux de l’UMR 6614-CORIA ...
Thèses du Laboratoire. (2002 - ... )
Prochainement en ligne !
This page contains some descriptions of techniques or tools developed for the characterisation of soot particles.
Centre de Combustion Avancée pour l’Aéronautique du Futur
Cavitation et atomisation dans les buses d’injecteurs : étude numérique et expérimentale
Our research activities on ultrafast laser sources, fiber optics and nonlinear dynamics.
Femtosecond and ballistic imaging of high-speed liquid jets and sprays
L’Europe s’engage en Normandie avec le Fond Européen de Développement Régional.
Programme ANR CORIA-EM2C-CERFACS
Agenda
Les Membres
Annuaire
dot : Nouveau

MàJ ··· 19 novembre 2019

:::  ico   :::