Injection de carburant, une étape multiphénomène

Table des matières

INTRODUCTION
CHAPITRE 1 LE DÉVELOPPEMENT DES JETS DE CARBURANTS
1.1 Introduction
1.2 Injection de carburant, une étape multiphénomène
1.2.1 Origine du jet
1.2.2 Fragmentation
1.2.2.1 Première fragmentation
1.2.2.2 Seconde fragmentation
1.2.3 Interaction entre les gouttes
1.2.4 Entraînement de l’air ambiant
1.2.4.1 Mouvement de l’air ambiant
1.2.4.2 Transfert de quantité de mouvement
1.2.4.3 Résolution moyennée de la phase continue
1.2.4.4 Résolution des grandes échelles
1.3 Applications aux jets de carburant et leurs limitations
1.4 Objectifs des travaux de recherche
CHAPITRE 2 MODÉLISATIONS MATHÉMATIQUE ET NUMÉRIQUE
2.1 Introduction
2.2 Équations des phases lagrangienne et eulérienne
2.2.1 Phase lagrangienne
2.2.2 Phase eulérienne
2.3 Discrétisation des équations mathématiques
2.3.1 Méthode des volumes finis
2.3.2 Schéma upwind du premier ordre
2.3.3 Schéma upwind du second ordre
2.4 Méthodes numériques pour la résolution des équations discrétisées
2.4.1 Méthode URANS
2.4.2 Simulation des grandes échelles
2.4.3 Couplage entre les phases
2.5 Sous-modèles pour la résolution de la phase dispersée
2.6 Application au jet de carburant URANS
2.7 Bilan du chapitre
CHAPITRE 3 CARACTÉRISATION DES MODÈLES DE FRAGMENTATION AVEC UNE APPROCHE URANS
3.1 Introduction
3.2 Modèles d’atomisation
3.2.1 Modèle de Reitz & Diwakar
3.2.2 Modèle KHRT
3.2.2.1 Instabilités de Rayleigh-Taylor
3.2.2.2 Instabilités de Kelvin-Helmholtz
3.3 Plan d’expérience
3.4 Influence des constantes de fragmentation
3.4.1 Influence des constantes du modèle de Reitz & Diwakar
3.4.2 Influence des constantes du modèle de KHRT
3.4.3 Calibrations optimales des modèles
3.4.4 Entraînement d’air
3.5 Extension des résultats à haute pression
3.6 Bilan du chapitre
CHAPITRE 4 ÉTUDE DE LA SIMILARITÉ ENTRE UN JET DE CARBURANT ET UN JET D’AIR POUR LA VALIDATION DE LA CONFIGURATION NUMÉRIQUE EN SIMULATION DES GRANDES ÉCHELLES
4.1 Introduction
4.2 Méthodologie basée sur l’hypothèse de similarité entre jet de carburant et jet d’air
4.3 Configuration numérique choisie pour les simulations
4.4 Résolution et similarité du jet d’air rond turbulent
4.4.1 Écoulement moyen
4.4.2 Étude de l’écoulement turbulent
4.4.3 Structure du jet d’air turbulent
4.4.4 Étude du transfert d’énergie entre les échelles
4.5 Application du modèle LES au jet de carburant diesel
4.5.1 Comparaison qualitative de la phase eulérienne
4.5.2 Étude quantitative de la phase eulérienne
4.5.3 Étude de la structure de l’écoulement de la phase eulérienne
4.5.4 Analyse de l’entraînement d’air
4.6 Bilan du chapitre
CHAPITRE 5 ÉTUDE DE L’INTERACTION DU JET DE CARBURANT ET DE LA PHASE EULÉRIENNE ENTRAÎNÉE
5.1 Introduction
5.2 Stratégie d’injection simple
5.2.1 Analyse tri-dimensionnelle
5.2.2 Analyse bi-dimensionnelle
5.3 Stratégie d’injection double
5.3.1 Conditions d’injection
5.3.2 Analyse tri-dimensionnelle
5.3.3 Analyse bi-dimensionnelle
5.4 Comparaison qualitative des injections simples et doubles
5.5 Bilan du chapitre
DISCUSSION GLOBALE DES CONTRIBUTIONS
CONCLUSION
RECOMMANDATIONS
ANNEXE I DÉRIVATION DES ÉQUATIONS DE NAVIER-STOKES DANS
LE CADRE D’UNE APPROCHE URANS
ANNEXE II MODÈLES DE TURBULENCE URANS : k-ε
ANNEXE III DÉRIVATION DES ÉQUATIONS DE NAVIER-STOKES DANS
LE CADRE D’UNE APPROCHE LES
ANNEXE IV MODÈLE DE SOUS MAILLE SMAGORINSKY DYNAMIQUE
ANNEXE V PLAN D’EXPÉRIENCE DE BOX-BEHNKEN APPLIQUÉ
AUX MODÈLES D’ATOMISATION
ANNEXE VI COMPLÉMENT DU CHAPITRE 4
ANNEXE VII MÉTHODE DE CALCUL DU SPECTRE D’ÉNERGIE EN LES
ANNEXE VIII COMPLÉMENT DU CHAPITRE 5
BIBLIOGRAPHIE