Influence d’une onde acoustique plane transverse sur l’atomisation des jets liquides non-assistés cylindriques à faible vitesse

Influence of a plane transverse acoustic wave on low-speed non-assisted cylindrical liquid jets atomization.

• Auteur / Autrice : Jean-Baptiste Carpentier
• Direction : Françoise Baillot, Christophe Dumouchel
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique. Énergétique
• Date : Soutenance en 2007
• Etablissement(s) : Rouen

Mots clés

Mots clés contrôlés

Jets

Acoustique

Vibrations

Atomisation

Mots clés libres

Tube de kundt

Onde traverse

Vibration de colonne

Résumé

Ce mémoire présente une étude théorique et expérimentale du comportement de jets liquides non assistés cylindriques lorsque l’on soumet ces derniers à une onde acoustique plane transverse. L’expérience démontre que la vitesse acoustique peut provoquer l’atomisation prématurée d’un jet. Deux processus de rupture distincts sont isolés et décrits qui dépendent du diamètre intérieur de buse. Il est aussi rapporté la déviation stationnaire de la trajectoire de l’écoulement pour certaines conditions de champ acoustique. Deux approches théoriques du comportement des jets sont proposées. La première consiste en une analyse modale des vibrations d’un jet liquide débitant dans un champ acoustique stationnaire transverse ; elle met en lumière le phénomène physique qui est à l’origine d’un des processus de rupture observés au cours des expériences. La deuxième approche fait appel à la pression de radiation acoustique pour expliquer la déviation des jets.

This survey consists in a theoretical and an experimental study of non-assisted cylindrical liquid jets under transverse planar acoustic waves. Experiments show that acoustic velocity can lead to severe atomization. Two different breakup modes are pointed out and described which depend on the nozzle diameter. It is also reported that jet trajectory can deviate under specific acoustic conditions. Two theoretical models are proposed. The first one consists in a modal analysis of the vibrations of a jet when it flows into a transverse stationary acoustic field ; it shows the underlying physical phenomenon which is responsible for one of the breakup mode experimentally observed. The second model calls out for acoustic radiation pressure to explain deviation of jets.