Modélisation de l'écoulement diphasique dans les injecteurs Diesel

16 INTRODUCTION GÉNÉRALEFIG. 2: Système d’injection common-rail [23].Parmi les configurations de systèmes d’injection, on retiendra le système de rampe commune (commonrail),qui consiste à mettre en parallèle les différents injecteurs sur une rampe d’alimentation en gasoil. Lapression dans cette rampe est maintenue à une valeur élevée grâce à une pompe haute pression, et le diamètredes orifices de sortie des injecteurs a été diminué jusqu’à atteindre des valeurs de l’ordre de 100µm.La pression d’injection (donc la quantité de mouvement fournie au liquide en sortie de l’injecteur) est élevéequel que soit le régime moteur, ce qui permet un mélange optimisé dans la chambre de combustion.Cette augmentation de la pression d’injection et la diminution des diamètres des injecteurs provoquentune augmentation de la vitesse au sein des orifices d’injection. De la même façon, la physique propre del’écoulement liquide en sortie d’injecteur (dans la chambre de combustion) est modifiée, ce qui affecte lacombustion : l’atomisation du spray, c’est à dire la transformation de l’écoulement liquide “ continu” (nousverrons plus tard que cette notion est discutable) dans l’orifice de l’injecteur en un brouillard de gouttelettesdans la chambre de combustion, est dépendante des conditions de l’écoulement à la sortie de l’injecteur.Depuis longtemps, les expériences ont montré que l’écoulement dans l’orifice d’injection a une grande influence sur le comportement du liquide à la sortie de celui-ci [14].De ce fait, les modélisateurs de la combustion en conditions moteur ont besoin de connaître exactementcomment le jet liquide sort de l’injecteur pour simuler de façon physique son atomisation et accéder àune bonne taille de gouttes de liquide dans la chambre, paramètre important de la combustion. Le but dece travail est donc double : créer un outil de diagnostic de l’écoulement dans l’injecteur (en fonction dela géométrie et des conditions d’injection), et un outil prédictif des conditions aux limites en sortie del’injecteur pour améliorer les calculs dans la chambre de combustion.Organisation du travailCe mémoire est constitué de sept chapitres. En premier lieu, nous expliquons ce qui se passe dans uninjecteur Diesel haute pression, en mettant principalement l’accent sur la cavitation qui infl uence le comportementdu spray dans la chambre de combustion.Nous verrons ensuite dans le deuxième chapitre de quelle façon l’écoulement dans l’injecteur infl uencel’atomisation : nous mettrons en valeur les facteurs les plus importants en gardant à l’esprit que les conclusionsde ce chapitre conditionneront le choix du modèle numérique. Une partie de ce chapitre est égalementconsacrée à l’étude des modèles d’atomisation actuels.Le troisième chapitre est une revue bibliographique qui nous renseigne sur les méthodologies de simulationdes écoulements cavitants. Nous essayerons de dresser une liste la plus exhaustive possible, afin dejustifier le choix de la méthode que nous aurons décidé d’utiliser. Cette méthode est décrite en détails dans