Modélisation de l'écoulement diphasique dans les injecteurs Diesel

par Nicolas Dumont

Thèse de doctorat en Dynamique des fluides

Sous la direction de Olivier Simonin.

Soutenue en 2004

à Toulouse, INPT .

mots clés

• Automobiles -- Moteurs diesel
• Moteurs -- Injection du carburant
• Cavitation
• Écoulement diphasique

Résumé

Dans les moteurs diesel à injection directe, la qualité de la combustion dépend fortement de la pulvérisation du carburant dans la chambre de combustion. Cette pulvérisation est due à l'aérodynamisme dans la chambre, mais elle est également influencée par les caractéristiques de l'écoulement du carburant à la sortie de l'injecteur. Comme les phénomènes en jeu sont excessivement rapides (de l'ordre de la micro-seconde) et qu'ils interviennent dans les géométries très petites (de l'ordre du micro-mètre), les études expérimentales sont difficiles à réaliser. On se propose donc de développer un code de simulation qui a deux buts : accéder à une meilleure compréhension de l'écoulement dans l'injecteur (pour optimiser les géométries de l'injecteur), et prédire les conditions de sortie de l'écoulement pour fournir des conditions aux limites aux codes de simulation de combustion dans la chambre. Nous commençons par décrire les phénomènes intervenant dans l'injecteur et la façon dont ils influencent l'atomisation dans la chambre. Nous faisons ensuite une revue des modèles permettant de simuler les écoulements diphasiques, en montrant les domaines de validité de chacun d'eux. Nous expliquons le modèle que nous avons choisi basé sur l'hypothèse d'un écoulement homogène à l'échelle de la maille, et son implémentation dans KIVA-MB. Une attention particulère est portée sur les conditions aux limites en sortie de l'injecteur, pour lesquelles nous utilisons des conditions non réflectives. Des résultats de simulation sont décrits et validés pour un injecteur mono-trou et un injecteur multi-trous, montrant les possibilités du code à accéder à une meilleure compréhension de la topologie de l'écoulement dans l'injecteur au cours d'une injection complète.

Titre traduit

Numerical simulation of the two-phase flow in Diesel injectors

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