Modélisation de l'évaporation de gouttes multi-composants

CHAPITRE 7 COMBUSTION D’UN BROUILLARD DE GOUTTES MULTI-COMPOSANTSDélai d'allumage (ms)252015105n-hexanen-hexane 50% - n-decane 50%n-hexane 20% - n-decane 80%n-hexane 10% - n-decane 90%n-decanemélange 1Allumage externeAllumage interne00 25 50 75 100 125 150Diamètre initial de la goutte (µm)Figure 7.8 : Délai d’allumage du nuage en fonction du diamètre initial des gouttes pour différentescompositions du liquideLa Figure 7.8 montre bien l’influence de la composition sur l’allumage du nuage. Lorsque lesgouttes sont composées de composants peu volatiles, elles doivent atteindre une températureplus importante pour s’évaporer. Les gouttes de grande taille sont difficiles à chauffer, ce quiexplique l’influence considérable de la composition sur les grandes gouttes. Pour des gouttesde 150µm, par rapport à un nuage de n-hexane pur, deux fois plus de temps est nécessairepour allumer le nuage de n-decane pur. Cet écart diminue avec le diamètre initial pour unallumage interne.Par contre, le délai d’allumage augmente à nouveau en passant de gouttes de 100µm à desgouttes de 50µm, car l’on passe d’un allumage interne à un allumage externe et qu’il fautattendre que la vapeur se diffuse en quantité suffisante à l’extérieur du nuage pour provoquerl’allumage.Ensuite le délai d’allumage diminue avec le diamètre initial des gouttes puisque les gouttess’évaporent plus vite. L’influence de la composition est faible car le temps de chauffage desgouttes est comparable pour toutes les compositions avec les petites gouttes.Le mélange 1, qui représente le groupe de n-alcanes du kérosène du Chapitre précédent,s’allume comme le n-decane pur en allumage interne. Par contre, en allumage externe, il estplus proche du n-hexane pur, mais la différence entre le n-decane pur et le n-hexane pur esttrès faible pour ce mode d’allumage. Le mélange 1 présente donc un comportement proche decelui du n-decane pur.Le comportement obtenu expérimentalement par Yang et al. [47] pour des gouttes isolées den-heptane, d’iso-octane et de n-hexadecane injectées dans une ambiance à haute températurese retrouve ici. Lorsque les plus petits diamètres, la différence de comportement entre le n-heptane et l’hexadecane est la plus faible. Ensuite, le n-heptane demande beaucoup plus detemps pour s’allumer pour les plus grands diamètres. Il est également intéressant de noter que212