Étude par imagerie laser de la génération et de la rupture d'un écoulement tourbillonnaire compressé : situation modèle pour la validation de simulations aux grandes échelles dans les moteurs

• Auteur / Autrice : Stéphane Maurel
• Direction : Jacques Borée
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Dynamique des fluides
• Date : Soutenance en 2001
• Etablissement(s) : Toulouse, INPT

Mots clés

Mots clés contrôlés

Statistique

Infographie

Moteurs -- Combustion

Tourbillons (mécanique des fluides)

Résumé

Une étude par imagerie laser de la génération et de la rupture d'un écoulement tourbillonnaire compressé est présentée. Le cadre contractuel [. . . ] est un projet Européen Joule. Notre but est de construire et d'analyser une situation modèle pour la validation [. . . ] dans les moteurs. Une installation expérimentale existante a été exploitée. Nous avons apporté des améliorations importantes de la mesure des conditions aux limites. Nous avons ainsi pu rassembler une base de données importante et fiable. Nous avons développé intégralement un nouveau logiciel PIV permettant un décalage itératif subpixel des mailles d'analyses. [. . . ] La précision absolue sur la mesure du déplacement est de l'ordre de 0,01 pixel. [. . . ] L'étude complète des phases d'admission et de compression est présentée. Une analyse des mécanismes de génération et de déstabilisation du tourbillon en terme de décomposition de Reynolds est d'abord proposée. [. . . ] Les effets de courbure et de décollement sont nets pendant l'admission. La déstabilisation du tourbillon pendant la compression est progressive. Deux zones décollées tridimensionnelles apparaissent. [. . . ] Par l'analyse des champs instantanés et l'utilisation de la POD, nous identifions bien les fluctuations de positions corrélées à grande échelle de la structure tourbillonnaire. Ces fluctuations s'amplifient au cours de la compression et sont de plus corrélées à des éjections de fluide vers les zones d'écoulements décollés de la chambre. Nous montrons ainsi que la déstabilisation du tourbillon fait intervenir plusieurs type d'instabilités (Instabilité elliptique mais aussi instabilité centrifuge). Des mesures en situation diphasique pour des conditions aux limites bien contrôlées sont également présentées. [. . . ] Nos mesures de vitesses moyennes et fluctuantes (longitudinales et radiales) sont en très bon accord avec les tendances prédites par la modélisation diphasique Eulérienne. [. . . ]