Contribution à l'étude des brouillards denses et dilués par la simulation numérique Euler-Euler et Euler-Lagrange

par Cédric Vessiller

Thèse de doctorat en Énergétique

Sous la direction de Sébastien Candel.


  • Résumé

    Dans les moteurs Diesel à injection directe, la combustion est contrôlée par lescaractéristiques de l'atomisation d'une part, et par celles du spray formé par l'injecteur d'autre part. Les études expérimentales et numériques ont montré que la transition entre la région du coeur liquide dense à la sortie de l'injecteur, et la partie dispersée du spray en aval de l'écoulement, est pilotée par des mécanismes complexes incluant la cavitation dans l'injecteur, les instabilités aérodynamiques à la surface du jet et la turbulence. Ce travail a pour objectif l'élaboration d'un modèle d'atomisation fondé sur une description eulérienne de l'écoulement diphasique issu de l'injecteur. Le modèle bifluide eulérien met en jeu un système d'équations de bilan pour la phase liquide et la phase gazeuse composée du gaz et de la vapeur du carburant. La valeur de la densité d'aire interfaciale par unité de volume est obtenue par une équation de transport supplémentaire qui comporte dans son second membre des termes de production et de destruction de surface d'échange. On utilise aussi une équation de transport pour la fraction volumique de liquide. Ces deux quantités permettent de déterminer les caractéristiques locales du spray et de déduire les termes d'échange interfaciaux entre les deux phases. Des calculs réalisés dans des configurations représentatives de l'injection Diesel montrent un bon accord entre les longueurs de pénétration de la phase liquide obtenues numériquement et les valeurs relevées expérimentalement. Les calculs en condition évaporantes ne donnent cependant pas les résultats escomptés et des pistes pour résoudre les problèmes liés à l'évaporation sont proposées.

  • Titre traduit

    Study of dense and dispersed sprays using both Eulerien and Lagrangian numerical simulations


  • Pas de résumé disponible.


  • Résumé

    The present work particularly focuses on direct injection engines, in which combustion is determined by the characteristics of theatomisation and of the fuel spray produced by the nozzle. Previous experimental and numerical studies show that transition between the dense liquid region at the nozzle exit and the domain where the liquid is dispersed is governed by a range of mechanisms including cavitation inside the injector, aerodynamic instabilities, and turbulence. This report describes the development of an atomisation model for eulerian description of two-phase flows produced by nozzles. The eulerian-eulerian description includes a system of balance equations for each phase:liquid fuel and gas (fuel vapour and air). The amount of interfacial area perunit volume between the gas and the liquid is obtained from a balance equation whose source terms figuring on the rightand side account for production and destruction of interfacial area. A balance equation for the void fraction is used too. Both quantities allow to calculate local spray characteristics from which are deduced interfacial exchange terms between both phases. Various numerical test cases have been carried out to check the numerical implementation of the model while the simulation of droplet laden jets showed the ability of the model to deal with two-phase flows. The model is then validated against experimental results with comparisons of phase penetration in high pressure test cells under conditions close to those prevailing in direct injection diesel engines. Numerical results in evaporating conditions do not follow experimental trends but possibilities to solve the remainaining problems are proposed.   

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Informations

  • Détails : 1 vol. (218 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. 83 références

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  • Non disponible pour le PEB
  • Cote : TH 66170
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