Modélisation de l'écoulement diphasique dans les injecteurs Diesel

Chapitre 3L’état de l’art en modélisationdiphasique des écoulements cavitantsEN général, la cavitation, qu’elle se présente sous forme de bulles, de poches, de films, de tourbillons,est un phénomène instationnaire. Un modèle diphasique tridimensionnel instationnaire est l’outil lemieux adapté pour représenter les écoulements cavitants. Une revue des modèles existants permettra desavoir l’étendue du domaine de validité de chacun de ceux utilisés à ce jour.Le critère de choix du modèle repose essentiellement sur les attentes du modélisateur quant aux résultatsvoulus, et aux phénomènes présents dans sa configuration. Un paramètre essentiel est le traitementde l’interface (et donc des forces de tension de surface). De façon sommaire, si la taille caractéristique desstructures gazeuses est de l’ordre de la taille des mailles, alors on peut négliger les forces de tension desurface. Si elle est beaucoup plus petite, alors les effets de tension de surface seront importants (nous reviendronssur ce point plus tard).Tomiyama [129] a dégagé de ses études sur les modèles un classement des types de méthodes en fonctiondes dimensions caractéristiques des structures gazeuses dans l’écoulement (voir tableau 3.1).On peut d’ores et déjà écarter les méthodes microscopiques (méthodes basées sur la résolution deséquations de Bolzmann), qui n’ont pas d’intérêt dans le cadre de notre étude.Le classement des modèles ci-après est inspiré de celui qu’ont effectué Floryan et Rasmussen [47].Concernant le traitement eulérien du problème, nous n’aborderons que le cas avec grille de calcul fixe.Les avantages principaux de ces méthodes sont les suivants :– les interfaces peuvent supporter de fortes déformations sans, en principe, de grosses pertes de précision(cela dépend du modèle) ;– la facilité relative du traitement d’interfaces multiples.En revanche, le gros désavantage est la difficulté de calculer précisément la position de l’interfacelorsque c’est nécessaire.3.1 Méthodes de suivi et de capture d’interfaceCes modèles concernent des écoulements contenant deux fl uides non miscibles, de densités différentesconstantes, d’effets visqueux ou diffusifs négligés. Les équations d’Euler peuvent être utilisées. On écritla conservation de la masse, de la quantité de mouvement et de l’énergie pour chacun des deux fl uides endehors de l’interface.