Etude expérimentale du comportement aérothermique de gouttes en écoulement réactif ou non par utilisation de la fluorescence induite par laser à deux couleurs

Experimental study of aerothermal properties of droplets in a reactive or non reactive stream, using two colors laser-induced fluorescence

• Auteur / Autrice : Pascal Lavieille
• Direction : Michel Lebouché
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mécanique et énergétique
• Date : Soutenance en 2001
• Etablissement(s) : Nancy 1
• Partenaire(s) de recherche : autre partenaire : Université Henri Poincaré Nancy 1. Faculté des sciences et techniques

Mots clés

Mots clés contrôlés

Granulométrie

Jets

Fluorescence induite par laser

Évaporation

Gouttes

Combustion

Thermométrie

Mots clés libres

Température

Gouttes

Fluorescence induite par laser

évaporation

Combustion

Jet monodispersé

Résumé

La compréhension des phénomènes aérothermiques se déroulant dans la chambre de combustion est essentielle pour l'optimisation des systèmes propulsifs liés à l'aéronautique et à l'automobile. Les mécanismes régissant l'évaporation de gouttelettes en milieu réactif ou non, doivent être caractérisés par des diagnostics optiques non-intrusifs. Une technique de fluorescence induite par laser à deux couleurs a été développée afin de mesurer la température moyenne des gouttes et une extension permettant de déterminer la distribution de température sur une goutte est proposée. Cette étude a été appliquée à la réalisation d'une base donnée établie sur un jet de gouttes monodispersées en simple évaporation et en combustion, en fonction de différents paramètres d'injection : température, vitesse, paramètre de distance, taille de goutte. Les données expérimentales ont été analysées en terme de transfert de chaleur et de masse.

The knowledge of aerothermal phenomena occurring in the combustion chamber is a key point in the improvement of the efficiency and in the reduction of the pollutant emissions of automotive and turbojets engines. Non intrusive optical diagnostics are used in order to investigate the mechanisms governing the droplets evaporation. A technique based on two colors laser-induced fluorescence allows to obtain the space averaged temperature of streaming droplets. Furthermore, the extension of the technique to measurements of the temperature distribution over a droplet has been tested and validated. Relevant data on evaporating and combusting monodisperse droplet streams have been accumulated for different injection parameters i. E. Temperature, velocity, size and inter-droplet spacing. Heat and mass transfer mechanisms involved in the evaporation process are inferred from the experimental data.