Contribution à l'étude de l'impact de la cavitation sur les processus physiques de l'atomisation primaire des jets d'injecteurs essence

Contribution to the cavitation impact study on the physical processes of jet primary atomization for gasoline direct injection

• Auteur / Autrice : Samir Makhlouf
• Direction : Jean Cousin
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique-Mécanique
• Date : Soutenance le 20/05/2015
• Etablissement(s) : Rouen, INSA
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale sciences physiques mathématiques et de l'information pour l'ingénieur (Saint-Etienne-du-Rouvray, Seine-Maritime ; ....-2016)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Complexe de recherche interprofessionnel en aérothermochimie (Saint-Etienne-du-Rouvray, Seine-Maritime ; 1967-....)
• Jury : Président / Présidente : Philippe Guibert
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Jean Cousin, Philippe Guibert, Jean-Bernard Blaisot, Cyril Crua, Jérôme Hélie, Christine Mounaïm-Rousselle

Mots clés

Mots clés contrôlés

Reynolds, Nombre de

Moments d'inertie

Mécanique des fluides

Jets -- Fluides, Dynamique des

Analyse dimensionnelle

Turbulence

Atomisation

Cavitation

Mots clés libres

Coefficient de décharge

Ombroscopie

Gasoline direct injection

Multi-hole real injector

Cavitation

Shadowgraph

Spray momentum

Primary atomization

Discharge coefficient

Dimensional analysis

Résumé

Afin de se rapprocher des conditions du mélange homogène du moteur essence, plusieurs fluides sont injectés dans l'atmosphère à une pression amont et une température variées. Cinq prototypes d'injecteurs réels trois-trous de Continental ont été utilisés. En augmentant la pression d'injection, l'écoulement passe par quatre régimes où le niveau de développement de cavitation varie. Le coefficient de décharge Cd dépend essentiellement du nombre de cavitation. Au point critique de cavitation, deux corrélations ont été obtenues reliant respectivement Cd et le nombre de cavitation critique au nombre de Reynolds correspondant. Le jet en champ proche est gouverné par trois nombres sans dimensions : celui de Weber, de Reynolds et de cavitation. L'effet de chacun d'eux sur l'angle du jet à la sortie a été obtenu. La comparaison des résultats entre deux injecteurs a montré que le rapport entre la longueur et le diamètre de l'orifice est d'une influence d'ordre 1 sur l'angle du jet.

In order to get closer to the homogeneous mixture conditions of a gasoline engine, different fluids are injected into the atmosphere at varying upstream pressure and temperature. Five three-hole real injector prototypes from Continental were used. When injection pressure is increased, the internal flow goes through four regimes where the cavitation development level varies from one to another. The discharge coefficient Cd was found mainly dependent on the cavitation number. At the cavitation critical point, two correlations between Cd and the critical cavitation number on one side respectively, and the correspondent Reynolds number on the other side were found. The near field jet is ruled by three dimensionless numbers : Weber, Reynolds and cavitation. The effect of each one of them on the jet angle at the orifice outlet was obtained. By comparing the results of two injectors, it was found that the length over diameter ratio has a first order influence on the jet angle.