Modélisation de l'écoulement diphasique dans les injecteurs Diesel

64CHAPITRE 2 : PHÉNOMÉNOLOGIE ET MODÉLISATION DEL’ATOMISATIONLorsque F aero + F turb > F surf , le diamètre de la goutte mère est réduit jusqu’à rétablir l’équilibre desforces. Le diamètre de la nouvelle goutte est donc :σD new = 3ρ l Uturb2 . (2.72)Le surplus du volume est réparti entre les gouttes filles, dont le diamètre est calculé grâce au modèle WAVE(voir section §2.4.2), en substituant U turb à la vitesse relative entre la vitesse de la goutte mère et la vitessedu gaz. On considère ensuite que les gouttes filles ne contiennent plus de bulles de cavitation et le modèleTAB est utilisé pour le fractionnement secondaire (voir section §2.4.1).Des tests de ce modèle ont été effectués par les auteurs dans KIVA3. La dépendance des résultats à lavaleur que l’on spécifie pour le rayon des bulles de cavitation en sortie d’injecteur est montrée, tant pourla pénétration du spray que pour la forme de celui-ci. Trois rayons de bulles ont été testés : 20µ m, 25µ m,et 30µ m. Les résultats pour les deux premières valeurs sont très proches, montrant un bon accord avec lesrésultats expérimentaux. Par contre, pour 30µ m, le code a tendance à surestimer la pénétration du sprayet à diminuer l’angle de celui-ci. En effet, les bulles plus grosses mettent plus de temps à collapser, doncles gouttes en sortie de l’injecteur restent intactes plus longtemps et conservent leur quantité de mouvement.Le gros avantage de ce modèle est qu’il calcule l’angle du spray, alors que dans la plupart des modèleson doit le prescrire. Par contre, une meilleure connaissance des conditions de sortie du jet de l’injecteurpermettrait de ne pas avoir à fixer les rayons de bulles de cavitation de façon arbitraire.2.5 Conclusion concernant les modèles d’atomisationL’état de l’art en modélisation de l’atomisation montre bien l’historique de la compréhension du phénomène: jusqu’à maintenant, la théorie a expliqué la pulvérisation par l’amplification d’une perturbationinitiale de la surface d’un jet liquide cylindrique (pour WAVE) ou l’amplification de l’oscillation d’unegoutte (pour TAB), expliquées par les effets aérodynamiques (vitesse relative entre le liquide et le gaz).Avec l’augmentation de la vitesse et de la pression d’injection, d’autres facteurs sont apparus, que nousavons identifiés au début de ce chapitre. Les modèles récents d’atomisation montrent l’intégration de cesphénomènes (cavitation, turbulence, mélange diphasique à la sortie de l’injecteur) à un stade pour l’instanttrès empirique. En effet, la difficulté d’accès expérimentale aux caractéristiques du jet en sortie d’injecteurreprésente un frein important à la compréhension et la représentation des infl uences de l’écoulement dansl’injecteur sur la pulvérisation du jet.La difficulté principale est de définir de façon précise les conditions aux limites à la sortie de l’injecteur.Afin de s’affranchir de modèles empiriques pour rendre compte du comportement du fl uide avant son entréedans la chambre de combustion, on se propose de modéliser l’écoulement à l’intérieur de l’injecteur. Cecipermettra la livraison aux modèles d’atomisation de conditions aux limites permettant de prendre en compteles facteurs autres qu’aérodynamiques dans la pulvérisation des jets Diesel.