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

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42CHAPITRE 2 : PHÉNOMÉNOLOGIE ET MODÉLISATION DEL’ATOMISATIONFIG. 2.4: Effet du design de la buse sur la stabilité d’un jet {glycerol-eau}. Diamètre dujet : 2.54 m m , R e = 4 7 50, Z = 0.026 , vitesse du jet : ∼ 20m / s. L 0D 0= 0, 1, 5, 10 [89].
CHAPITRE 2 : PHÉNOMÉNOLOGIE ET MODÉLISATION DEL’ATOMISATION 43Le paramètre ɛ peut donc être défini comme le rapport de l’énergie cinétique du liquide sur l’énergiecinétique d’un écoulement équivalent de fl uide parfait.Les visualisations expérimentales de Mac Carthy mettent en valeur l’impact de la turbulence sur le régimed’atomisation. En fait, la variation de ɛ est générée par la croissance du rapport L0D 0. Lorsque la longueurde l’orifice n’est pas assez importante, la turbulence n’a pas le temps de s’instaurer. Le jet apparaît alorstotalement lisse. En augmentant L0D 0, il y a formation d’instabilités de surface (ondes de surface, filaments),et transition vers la turbulence. Le jet apparaît alors totalement rugueux, la désintégration de celui-ci estplus rapide et due à la structure interne de l’écoulement liquide.Cette étude met en évidence l’impact de la turbulence interne sur le comportement du jet à atomiser.Il ne faut pas voir dans ce facteur la cause principale de l’atomisation, mais une contribution qui tend àaméliorer la désintégration du jet. Cette expérience montre que le temps caractéristique de l’atomisation estproportionnel à l’intensité de la perturbation initiale.2.2.2 Dissymétrie de l’écoulementLes dissymétries observées par Soteriou [120] nous amènent à penser que le spray est fortement influencé par les phénomènes tridimensionnels dans l’injecteur. C’est un des facteurs dominants de l’impactde l’écoulement dans l’injecteur sur l’injection en multi-trou. En effet, cela infl ue sur le profil de vitesseen sortie et sur l’angle du spray. Dans ses expériences, Soteriou constate que dans le cas d’une maquettegrande échelle, un PHF (partial hydraulic fl ip) se développe : le jet a alors une section de sortie inférieureau cas non-cavitant, et est dirigé vers le bas (voir figure 1.18). Dans le cas d’un injecteur à taille réelle lemême phénomène peut être remarqué, mais le spray a tendance à se diriger plutôt sur un coté que vers lebas. Une hypothèse est qu’un manque de symétrie dans l’injecteur fait tourner l’écoulement vers un coté.Winklhofer [138] montre expérimentalement (par ses mesures optiques dans une chambre de combustionavec injection directe en stationnaire) que le spray change de direction pendant le temps d’injection, et quece phénomène est reproductible. Il n’a pas poussé ses investigations sur ce sujet plus loin, mais une hypothèseavancée est l’apparition d’une condition d” ’hydraulic fl ip” temporaire dans l’injecteur.Si on reprend la configuration expérimentale de Soteriou (déjà vue dans la section §1.4.2), et que l’ons’intéresse au comportement du spray dans le cas où des tourbillons sont créés dans l’orifice, on remarque(voir figure 2.5), que les structures tourbillonnaires qui sont présentes à l’intérieur de l’orifice subsistent trèsloin en aval, dans la chambre de combustion. La figure 2.6 montre deux visualisations du spray en sortieFIG. 2.5: Visualisations de Soteriou dans un injecteur monotrou simplifié : infl uence del’écoulement interne de l’injecteur sur le spray.de l’injecteur simplifié de Soteriou. Les tourbillons au centre desquels nous avons remarqué la cavitation et
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