Étude et modélisation de l'hydrodynamique interne d'un injecteur mécanique de turboréacteur

par David Donjat

Thèse de doctorat en Énergétique et dynamique des fluides

Sous la direction de Jean-Luc Estivalèzes.


  • Résumé

    Avec les nouveaux enjeux en matière de pollution et de gain de puissance des turbomachines modernes, il est aujourd’hui nécessaire de maîtriser de façon optimale la combustion du carburant. Les nouvelles performances recherchées imposent donc aux motoristes un cahier des charges strict sur les systèmes d'injection. C’est dans le but d’optimiser le développement des systèmes d’injection à effet de pression de type tourbillonnaire double-débit utilisés dans les chambres de moteurs aéronautiques qu’un banc expérimental reproduisant, à grande échelle, les différents circuits constitutifs d’un tel injecteur a été mis en place à l'ONERA Centre de Toulouse. Une campagne d’essais a été effectuée afin de fournir une banque de données permettant une meilleure compréhension de la structure de l'écoulement interne d’un injecteur tourbillonnaire et de son influence sur l'atomisation du jet en sortie d’orifice. Les maquettes développées sont réalisées entièrement en matériau transparent, et sont constituées de différents modules interchangeables afin d’explorer plusieurs géométries. Des campagnes de mesure par fluorescence laser, par LDA et par PIV ont foumi une cartographie de l'écoulement interne révélant une architecture complexe fortement instationnaire. Schématiquement, le liquide à pulvériser entre dans une chambre dite à swirl via plusieurs fentes placées tangentiellement. L'application d’un important mouvement tourbillonnaire induit une structure de l'écoulement de type vortex de Rankine et se caractérise aussi par la formation d’une colonne d’air tout le long de l’axe. Par ailleurs, les instabilités de ce noyau d’air central ont pu être caractérisées : le caractère instationnaire des jets d'alimentation a une importance essentielle sur les origines des instabilités se propageant dans l'injecteur. En parallèle, ces données ont été exploitées avec l'objectif de valider un modèle 2D axisymétrique et un modèle 3D réalisés avec les logiciels Fluent 5. 7 et 6 suivant une méthode diphasique VOF d’ordre 2 avec reconstruction d'interface.


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Informations

  • Détails : 1 vol. (XVI-189 p.)
  • Annexes : Bibliogr. p. 183-189

Où se trouve cette thèse\u00a0?

  • Bibliothèque : ISAE-SUPAERO Institut Supérieur de l'Aéronautique et de l'Espace. Service documentation.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 2003/368 DON
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