Analyse des écoulements transitoires dans les systèmes d'injection directe essence : effets sur l'entraînement d'air instationnaire du spray

par Guillaume Delay

Thèse de doctorat en Énergétique et transferts

Sous la direction de Rudy Bazile et de Georges Charnay.

Soutenue en 2005

à Toulouse, INPT .

mots clés

• Vélocimétrie par images de particules fluorescentes
• Écoulement diphasique
• Écoulement instationnaire (dynamique des fluides)
• Gaz -- Écoulement -- Modèles mathématiques
• Débitmétrie
• Vélocimétrie laser Doppler
• Simulation, Méthodes de

Résumé

Cette thèse vise à évaluer l'impact des fluctuations temporelles du débit de carburant d'un injecteur sur le développement du spray, plus particulièrement sur l'entraînement d'air. Une méthode expérimentale de mesure de débit liquide instantanée en amont de l'injecteur a été mise en place (Anémométrie Laser Doppler). Les résultats sont validés par des approches numériques (logiciel AMESim) et expérimentales (débitmètre à piston, mesures de pression de rampe d'injection), la modélisation donnant accès au débit liquide en sortie de l'injecteur (taux d'introduction). L'analyse temporelle de l'entraînement d'air est réalisée par Vélocimétrie par Images de Particules Fluorescentes en raison des contraintes optiques qu'imposent les écoulements diphasiques. Par analyse des vitesses d'air en proche frontière du spray, de la granulométrie et du débit du spray, il est possible de corréler variations de débit liquide et d'air entraîné.

Titre traduit

Analysis of transient flows in gasoline direct injection systems : effects on unsteady air entrainment by the spray

Résumé

The aim of this work is to evaluate liquid flow rate oscillations effect on spray developement and air entrainment. An experimental method has been used to achieve instantaneous liquid flow rate measurements upstream the injector in the gasoline system (Laser Doppler Anemometry). Results are invalidated by both numerical approach (AMESim software) and experiments (EMI2 piston like flowmeter and comon rail pressure measurements), simulations providing injector outlet instantaneous flow rate (introduction rate). Air entrainment temporal analysis is achieved thanks to Fluorescent Particle Image Velocimetry because of dense two-phase flows optical constraints. Coupling between instantaneous liquid flow rate and air entrained is highlighted by monitoring air velocities close to the spray and considering spray velocity and granulometry.