Modélisation de l'évaporation de gouttes multi-composants

Modélisation de l’évaporation de gouttes multicomposants.Résumé :Cette thèse, financée par la DGA, a pour objectif le développement de modèles d'évaporation degouttes multicomposants afin de bien prévoir la vaporisation des carburants. Une approcheexpérimentale réalisée en parallèle sur l'évaporation de gouttes bicomposants a fourni des résultatspour une validation partielle de ces modèles.Deux modèles de description des phases liquide et vapeur sont proposés. Le premier, souventappliqué dans les travaux existants dans la littérature, est une modélisation discrète de lacomposition et devient extrêmement exigeant en temps de calcul lorsque le nombre decomposants dans la goutte augmente. Le second modèle décrit la composition des carburantsgrâce à des fonctions de distribution et a fait l'objet d'améliorations durant ces travaux. Grâce àune recherche approfondie de propriétés physiques pour de nombreux hydrocarbures,l'évaporation du kérosène, de l'essence, du gasoil ou des futurs carburants alternatifs, peut alorsêtre simulée avec une composition liquide très détaillée.Des techniques de mesure non intrusives sont mises en oeuvre afin de déterminer l'évolution de lataille et de la température de gouttes bicomposants en évaporation dans une ambiance à faible ouhaute température.Une étude spécifique sur l'allumage d'un noyau de gouttes multicomposants dans des conditionscritiques (haute altitude) montre l'intérêt de considérer l'aspect multicomposants du kérosène.Mots-clés : évaporation, gouttes, multicomposants, carburant, allumage, techniques optiques.Modelling of the vaporization of multicomponent dropletsAbstract:The purpose of this study, supported by DGA, is to develop models for the evaporation ofmulticomponent droplets to predict correctly the fuel vaporization. Measurements obtained inparallel for vaporizing binary droplets allowed validating partially these models.Two models are proposed to describe the liquid and vapor phases. The first one, often applied byauthors in existing studies, is a discrete modeling of the composition and the computation timebecomes considerable when the number of components increases. The second model describes thefuel composition with probability distribution functions and was improved for this study. Thephysical properties were found or determined for many hydrocarbons, and the vaporization ofkerosene, gasoline, Diesel and eventually future alternative fuels can be simulated with the wholeliquid composition.Non-intrusive measuring techniques were carried out to determine the evolution of size andtemperature for binary droplets vaporizing in ambient or high temperature conditions.A specific study on the ignition of a cluster of multicomponent droplets in high altitude conditionsdemonstrates the interest of considering the different components in kerosene.Keywords: vaporization, droplets, multicomponent, fuel, ignition, optical techniques.