Analyse multi-échelle des processus d'atomisation et des sprays : application aux injecteurs triple disque

par Sébastien Grout

Thèse de doctorat en Physique. Énergétique

Sous la direction de Christophe Dumouchel.

Soutenue en 2009

à Rouen .


  • Résumé

    Le point fort de cette étude est l'analyse multi-échelle pour décrire le processus d'atomisation de l'écoulement liquide au sortir des injecteurs triple disque jusque dans le spray final. S'appuyant sur une généralisation de l'analyse fractale, l'analyse multi-échelle introduit une nouvelle caractéristique du système liquide en phase d'atomisation et du spray : la distribution surfacique d'échelle. Cette distribution quantifie la contribution de chaque échelle à la forme globale du système liquide. Il a été démontré qu'un processus d'atomisation est associé à une évolution temporelle continue de la distribution surfacique d'échelle du système liquide et, que cette évolution peut être modélisée par l'utilisation du modèle de diffusion d'entropie d'échelle. L'entropie d'échelle est une fonction mathématiquement liée à la distribution surfacique d'échelle. Le modèle décrit son évolution dans le temps et dans l'espace des échelles à partir d'une équation de diffusion introduisant de nouveaux concepts comme la diffusivité d'échelle et le terme perte de flux d'entropie d'échelle. Ces deux paramètres ont été expérimentalement déterminés et ont montré des comportements physiquement convaincants. Par ailleurs, une nouvelle propriété de l'écoulement a été déterminée : la viscosité dynamique d'échelle. A notre connaissance, c'est la première fois qu'un modèle d'atomisation basé sur la forme du système liquide est proposé. L'approche multi-échelle produit de nombreuses informations physiquement représentatives invitant à poursuivre son utilisation et notamment à reconsidérer certaines questions fondamentales.

  • Titre traduit

    Multi-scale analysis of atomization processes and sprays : application to triple-disk injectors


  • Résumé

    The main point of this study is the multi-scale analysis to describe the atomization process of the liquid flow issuing from triple-disk injectors to the final spray. Based on a generalisation of the fractal analysis, the multi-scale analysis introduces a new characteristic of the atomizing liquid system and of the spray : the surface-based scale distribution. This distribution quantifies the contribution of each scale to the global shape of the liquid system. We have demonstrated that an atomization process is associated to a continuous temporal evolution of the surface-based scale distribution of the liquid system and that the scale entropy diffusion model can be used to describe such an evolution. The scale entropy is a mathematical function related to the surface-based scale distribution. The model describes its temporal evolution in the scale space thanks to a diffusion equation introducing new parameters such as the scale diffusivity and the scale entropy flux sink. Both parameters have been experimentally determined and have shown physically representative behaviours. Furthermore, a new flow property has been introduced : the scale dynamic viscosity. To our knowledge, this is the first time an atomization model based on the liquid system shape is developed. The multi-scale approach gives physically representative information inviting us to extend its use and, in particular, to address fundamental questions.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (283 p.)
  • Annexes : Bibliogr. p. 186-189. [60] réf.

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  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 09/ROUE/S034
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