1. Etude de la technique de granulométrie Planar Droplet Sizing sur un brouillard issu d'un injecteur aéronautique
- Author
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Lempereur, C., Bodoc, V., Brettar, J., Gajan, P., ONERA - The French Aerospace Lab [Toulouse], ONERA, and André, Cécile
- Subjects
BROUILLARD ,PDS ,[PHYS.PHYS.PHYS-INS-DET] Physics [physics]/Physics [physics]/Instrumentation and Detectors [physics.ins-det] ,[SPI.FLUID]Engineering Sciences [physics]/Reactive fluid environment ,[SPI.FLUID] Engineering Sciences [physics]/Reactive fluid environment ,[PHYS.PHYS.PHYS-INS-DET]Physics [physics]/Physics [physics]/Instrumentation and Detectors [physics.ins-det] ,GRANULOMETRIE ,INJECTEUR - Abstract
International audience; Dans le cadre de la conception des turbomachines aéronautiques, l’un des principaux enjeux des motoristes est de réduire la consommation et les émissions polluantes tout en améliorant le rendement propulsif. Pour répondre à ce double objectif, le régime de combustion correspond souvent à des flammes diphasiques turbulentes non pré-mélangées. Le carburant liquide est introduit dans la chambre de combustion où il est atomisé pour faciliter son évaporation et sa combustion. La connaissance des caractéristiques du brouillard ainsi formé (granulométrie, vitesse des phases liquide et gazeuse, concentration et flux volumique) est essentielle pour la compréhension des phénomènes d’allumage et de combustion. Les outils de simulation numérique développés s’appuient sur des conditions aux limites obtenues par des mesures réalisées sur des bancs d’essais dédiés à l’étude des injecteurs. Cet article s’intéresse spécifiquement aux techniques de granulométrie mises en place dans ce contexte. La Phase Doppler Anemometry (PDA) est une technique de référence qui assure des mesures ponctuelles de vitesse et diamètre des gouttes. Elle reste très consommatrice en temps. Pour cartographier efficacement des sections entières du brouillard, il convient de s’orienter vers des mesures de champ par imagerie quantitative.La technique Planar Droplet Sizing (PDS) consiste à éclairer une section du brouillard par une nappe laser et à calculer un rapport d’intensités entre une image de fluorescence approximativement proportionnelle au volume des gouttes et une image de diffusion censée être proportionnelle à la surface des gouttes. Ce ratio est généralement considéré comme étant proportionnel au Diamètre Moyen de Sauter de la distribution granulométrique. Pour que ces proportionnalités soient respectées, il faut d’une part optimiser la nature et la concentration du fluorophore ajouté au liquide atomisé. D’autre part, des configurations géométriques et optiques de prise de vue doivent être respectées pour assurer l’exploitation quantitative des images de diffusion. Dans ces conditions, une analyse à partir de la théorie de Mie, de la relation entre le diamètre des gouttes et l’intensité qu’elles diffusent montre que cette intensité n’est pas proportionnelle au carré du diamètre des gouttes. La grandeur retournée par ce rapport d’intensités n’est donc pas homogène à un diamètre mais à un diamètre à la puissance 1.3. Ces résultats issus de considérations théoriques sont confirmés par l’analyse des mesures PDA réalisées pour servir de référence. Une méthode d’étalonnage absolu des cartographies de diamètre obtenues par PDS est proposée, à partir des mesures PDA associées en certains points du spray.
- Published
- 2016