Contribution à la compréhension de l'évaporation de gouttes de combustible bi-composant à l'aide de méthodes optiques

Contribution to the understanding of bi-component fuel droplets evaporation using optical diagnostics

• Auteur / Autrice : Christophe Maqua
• Direction : Fabrice Lemoine
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mécanique et énergétique
• Date : Soutenance le 23/10/2007
• Etablissement(s) : Vandoeuvre-les-Nancy, INPL
• Ecole(s) doctorale(s) : EMMA - Ecole Doctorale Energie - Mécanique - Matériaux
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire d'énergétique et de mécanique théorique et appliquée (Nancy)
• Jury : Président / Présidente : Gérard Grehan
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Fabrice Lemoine, Gérard Grehan, Cameron Tropea, Sergei Sazhin, Frédéric Grisch
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Seigei Sazhin, Cameron Tropea

Mots clés

Mots clés contrôlés

Fluorescence induite par laser

Thermométrie

Évaporation

Gouttes

Mots clés libres

Multicomposant

Température

Composition

Fluorescence induite par laser

Gouttes

Diagnostics optiques

Evaporation

Multicomponent

Temperature

Composition

Induced laser fluorescence

Droplets

Optical diagnosis

Evaporation

Résumé

Des diagnostics optiques non-intrusifs sont développés afin d’améliorer la compréhension des phénomènes d’évaporation de gouttes de combustible multicomposant. La configuration simplifiée retenue est un jet linéaire de gouttes monodispersées. L’évaporation est réalisée soit à la température ambiante, soit à des températures plus élevées de l’ordre de 500°C. Le combustible utilisé est composé d’éthanol et d’acétone, dont les volatilités sont très différentes. Deux nouvelles techniques de mesures fondées sur la Fluorescence Induite par Laser (LIF) ont été développées au cours des ces travaux. La première, la LIF à trois couleurs permet de mesurer la température moyenne de gouttes binaires. La deuxième exploite la fluorescence émise par l’acétone excitée par un rayonnement laser à 266 nm afin de déterminer la composition instantanée du mélange. Les résultats expérimentaux ont été comparés à un modèle à composants discrets utilisant une approche 1D quasi-stationnaire

Non intrusive optical diagnostics are developed to investigate the mechanisms governing multicomponent droplets evaporation. The case of periodically and linearly arranged monodisperse droplets is considered in these experiments. Droplets are injected either at ambient temperature or into a hot air plume at about 500°C. The fuel mixture is made of ethanol and acetone, which exhibit very different volatilities. Two techniques based on Laser Induced Fluorescence (LIF) have been developed to investigate heat and mass transfers. The first one, the three colours LIF allows obtaining the average temperature of binary droplets. The second one used the fluorescence of acetone excited by an UV laser (266 nm) in order to quantify the acetone molar fraction. Finally, measurements are compared with a numerical model that is derived from a discreet component approach and the assumption of 1D quasi-steady evolution of the gas phase