Modélisation de l'évaporation de gouttes multi-composants

CHAPITRE 6 EVAPORATION DE CARBURANTS6.2 Comparaison entre les différents modèlesDans cette partie, les performances (précision et temps de calcul) des différents modèles sontcomparées. Il faut vérifier d’une part, si, malgré leurs différentes simplifications, les modèlesà thermodynamique continue donnent des résultats proches de ceux obtenus avec les modèlesà composants discrets, et d’autre part si l’uniformité de la température et de la composition duliquide utilisée dans le modèle à diffusion infinie donne des résultats semblables à ceuxprédits par le modèle à diffusion limitée qui tient compte des effets diffusifs de la températureet de la composition.Pour résumer quatre modèles sont confrontés :Modèle à composants discrets, à diffusion infinieModèle à composants discrets, à diffusion limitéeModèle à thermodynamique continue, à diffusion infinieModèle à thermodynamique continue, à diffusion limitée.Les liquides étudiés sont, du plus volatile au moins volatile, l’essence, le kérosène et le gasoildéfinis précédemment.6.2.1 Evaporation à faible température ambianteLe milieu ambiant est à la température de 300K et à la pression de 1atm. L’évaporation desgouttes étant faible, l’énergie et les espèces se diffusent suffisamment rapidement dans lagoutte. Les profils de température et de composition sont donc quasiment uniformes et lesmodèles à diffusion infinie et limitée prévoient les mêmes résultats. Dans cette partie, seulesles prévisions du modèle à diffusion limitée sont donc présentées.Comparaison avec les liquides mono-composantsLes carburants sont souvent représentés par des liquides mono-composants : l’iso-octane pourl’essence, le n-decane pour le kérosène et le n-dodecane pour le gasoil. L’évolution de la taillede la goutte pour ces différents liquides est comparée sur la Figure 6.12 qui montre bien que,dans ces conditions, le phénomène de distillation (c’est à dire les changements de pente dansla décroissance de la taille de la goutte) d’un carburant en évaporation ne peut être simulé parun liquide ne contenant qu’une seule espèce. Les écarts sont plus importants lorsque lecarburant contient de nombreuses espèces peu volatiles qui sont très difficiles à évaporer dansun milieu à faible température. Evaporer la goutte d’essence nécessite donc plus de 5s, plus de400s pour le kérosène et après 6400s, le diamètre de la goutte de gasoil est passé de 100µm à81,4µm.170