Contrôle d'écoulement par actionneur plasma de type décharge à barrière diélectrique : application à l'amélioration de la pulvérisation dans les injecteurs de turboréacteurs

par Maxime Forte

Thèse de doctorat en Mécanique des milieux fluides

Sous la direction de Éric Moreau et de Gérard Touchard.


  • Résumé

    Récemment, certains motoristes ont mis en évidence la faible efficacité des dispositifs d’injection de carburant dans les phases de « bas régimes moteurs ». En effet, les injecteurs, dont le principe de fonctionnement repose sur la pulvérisation assistée par air, ne fonctionnent pas de manière optimale lorsque la vitesse d’écoulement dans la chambre de combustion est faible (<30 m/s). Afin d’améliorer l’atomisation du carburant dans ces phases critiques, notre étude vise à modifier l’aérodynamique autour des injecteurs par l’intermédiaire du vent ionique induit par un actionneur « plasma ». La première partie de ces travaux a consisté à développer puis optimiser un actionneur plasma de type Décharge à Barrière Diélectrique (DBD). Pour cela une étude paramétrique de mesure du vent induit par l’actionneur a été effectuée en faisant varier les différentes grandeurs électriques et géométriques qui déterminent les performances de celui-ci. Ces différentes études ont permis de générer des vents ionique jusqu’à 8 m/s à 0,5 mm de la paroi. La deuxième partie, plus appliquée, a consisté à équiper une maquette d’injecteur aux dimensions réelles avec un actionneur plasma optimisé, et de tester l’efficacité de celui-ci dans un écoulement d’air allant jusqu’à 30 m/s. Il en résulte que l’actionneur permet une modification significative de l’écoulement autour de l’injecteur et donc du cisaillement en paroi dans toute la gamme de vitesse étudiée. Des analyses spectrales ont également mis en évidence que l’actionneur peut générer des instabilités aérodynamiques dans le sillage de l’injecteur à une fréquence choisie par le signal d’alimentation.

  • Titre traduit

    Flow control using dielectric barrier discharge plama : application to the improvement of fuel spraying jet engine injectors


  • Résumé

    Recently, jet engine manufacturers have pointed out some difficulties in spraying fuel correctly inside combustion chambers for some critical regimes (such as starting or refiring). The principles used in current air-assisted injectors are no longer efficient when airflow velocities are low (<30 m/s). Plasma actuators have been thought to modify the airflow around the injectors in order to improve spraying as they can induce an airflow called “ionic wind” inside the boundary layer. The first part of this study was about the observation and the optimization of the DBD plasma actuator. A parametric study was performed in order to increase the velocity of the airflow induced by such actuators. The results from the velocity measurements (Pitot probe, LDV) show that an optimization of geometrical and electrical parameters enables the generation of ionic wind up to 8 m/s at 0. 5 mm from the wall. The second part of the study was more applicable to industrial usage. An injector model has been built and fitted with an optimized DBD actuator. PIV and LDV velocity measurements were performed to show the effect of the actuation on the airflow around the injector for upstream velocities in the range of 5 to 30 m/s. Additional spectral analyses performed with recent slotting technique have shown that the actuator is able to generate coherent structures in the wake of the injector, with an adjustable frequency.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (208 p.)
  • Annexes : Bibliogr. [182] réf.

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  • Bibliothèque : Université de Poitiers. Service commun de la documentation. Section Sciences, Techniques et Sport.
  • Non disponible pour le PEB
  • Cote : 07/POIT/2339
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