ModÃ©lisation de l'Ã©coulement diphasique dans les injecteurs Diesel

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6 TABLE DES MATIÈRES3 L’état de l’art en modélisation diphasique des écoulements cavitants 653.1 Méthodes de suivi et de capture d’interface . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 653.1.1 Méthode de suivi d’interface “Surface Tracking” . . . . . . . . . . . . . . . . . . 663.1.2 Méthode de capture d’interface "Front-Capturing" . . . . . . . . . . . . . . . . . 673.1.3 Suivi de bulles "Bubble Tracking" . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 703.2 Modèles de mélange . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 723.3 Modèles à deux fl uides . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 753.4 Codes disponibles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 783.4.1 FLUENT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 783.4.2 ESTET-ASTRID . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 783.4.3 STAR-CD . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 793.5 Modèles testés . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 793.5.1 CAVALRY . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 793.5.2 EOLE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 843.6 Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 874 Le modèle de mélange homogène à l’équilibre (HEM) 914.1 Hypothèses du modèle de mélange . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 914.2 Expression de la vitesse du son dans le mélange . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 914.2.1 Équations d’un écoulement diphasique monodimensionnel . . . . . . . . . . . . . 924.2.2 Calcul du gradient de pression dû à la friction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 934.2.3 Calcul du gradient de pression dû à l’accélération . . . . . . . . . . . . . . . . . . 934.2.4 Calcul du gradient de pression dû à la gravité . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 944.2.5 Équation de la vitesse du son . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 944.3 Élaboration de la loi d’état HEM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 954.4 Extension de la loi d’état HEM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 964.5 Modélisation de la viscosité . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 984.6 Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 995 Élaboration du code CavIF 1015.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1015.2 Comparaisons ISNAS/QSOU . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1015.2.1 Le schéma ISNAS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1015.2.2 Le schéma QSOU . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1035.2.3 Advection d’un champ scalaire avec différents schémas . . . . . . . . . . . . . . . 1045.2.4 Comparaison dans le code bidimensionnel CAVALRY . . . . . . . . . . . . . . . 1065.2.5 Choix du schéma d’advection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1065.3 Implantation dans la structure KIVA2-MB . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1065.3.1 Modélisation et équations du problème . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1065.3.2 Discrétisation spatiale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1085.3.3 Discrétisation temporelle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1105.3.4 phase B . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1115.3.5 Phase C . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1115.4 Conditions aux limites . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1115.4.1 Conditions aux limites en entrée par un code monodimensionnel . . . . . . . . . . 1115.4.2 Conditions aux limites en entrée simplifiées . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1135.4.3 Conditions aux limites en sortie du trou d’injection . . . . . . . . . . . . . . . . . 1145.4.4 Conditions aux limites aux parois . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1185.5 Les conditions de symétrie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1195.5.1 Symétrie par rapport à un plan . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1195.5.2 Symétrie axiale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1195.6 Architecture multi-blocs de CavIF . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1205.7 Le mouvement de maillage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 120
TABLE DES MATIÈRES 76 Validation du code CavIF 1236.1 Validation de la consistance géométrique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1236.2 Conditions aux limites . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1266.3 Collapse d’une bulle dans un milieu semi-infini . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1286.4 Collapse d’une bulle au voisinage d’une paroi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1296.5 Écoulement cavitant dans un injecteur monotrou . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1297 Résultats de calculs 1357.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1357.2 Calculs pour un injecteur monotrou . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1357.2.1 Infl uence du rayon de courbure à l’entrée de l’orifice . . . . . . . . . . . . . . . . 1357.2.2 Infl uence de l’écoulement amont pour un injecteur à entrée vive . . . . . . . . . . 1397.3 Écoulement tridimensionnel dans une géométrie d’injecteur simplifiée . . . . . . . . . . . 1407.4 Calculs pour un injecteur multitrou avec mouvement de maillage . . . . . . . . . . . . . . 1467.4.1 Maillage et conditions du calcul . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1467.4.2 Exploitation des résultats . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1477.5 Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 154Conclusion générale 159Bibliographie 169A Publication ICLASS2000 171B Publication CAV2001 205
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