Influence Dune Onde Acoustique Plane Transverse Sur Latomisation Des Jets Liquides Non Assistes Cylindriques A Faible Vitesse

Author : Antoine Delon
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ISBN 13 :
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Download or read book Instabilité de flapping written by Antoine Delon and published by . This book was released on 2016 with total page 0 pages. Available in PDF, EPUB and Kindle. Book excerpt: L'atomisation d'un jet ou d'une nappe liquide assistée par un courant gazeux rapide est couramment utilisée dans l'industrie ainsi qu'en propulsion aéronautique (turboréacteur) et spatiale (moteur-fusée cryotechnique). Plusieurs processus permettent la fragmentation de la structure cohérente liquide en gouttes. L'épluchage, qui intervient à courte distance en aval de l'injection, a été assez largement étudié (Marmottant et Villermaux 2004, Hong et al 2004) et les mécanismes sont assez bien décrits. En revanche, l'origine des instabilités large échelle - ou « flapping » - intervenant plus loin en aval, instabilités qui sont à l'origine de la production de large gouttes, reste mal comprise. Ceci est particulièrement vrai pour des jets cylindriques qui, contrairement au cas de nappes, ont fait l'objet de très peu d'études. Nous nous sommes donc attachés à comprendre l'origine du « flapping », à analyser ses liens avec les instabilités interfaciales de cisaillement, et à quantifier son impact sur la structure du jet ainsi que sur les gouttes produites. Pour cela, des expériences ont été menées en eau/air sur de larges plages de paramètres, aussi bien en termes de vitesses phasiques que des dimensions des veines gaz et liquide. Un soin particulier a été apporté au contrôle des écoulements internes.Pour l'ensemble des géométries, nous avons montré que la longueur du dard liquide est pilotée par le battement large échelle et non par le processus d'épluchage. Par ailleurs, la longueur de brisure présente une décroissance marquée avec la vitesse gaz, puis reste constante au delà d'une vitesse gaz critique. Un modèle a été proposé pour ce comportement asymptotique dans lequel la longueur de brisure est pilotée par le rapport de la vitesse liquide d'injection à une vitesse capillaire construite sur le diamètre liquide.La technique de mesure de la fréquence du battement large échelle mise en œuvre à partir d'images acquises par ombroscopie s'est avérée opérationnelle sur toute la plage de vitesses gaz considérées. Cette fréquence, qui ne varie pas spatialement, présente deux comportements : un premier où elle augmente avec la vitesse gaz, et un second où elle reste indépendante de la vitesse gaz. Ce second régime n'est pas mentionné dans la littérature. Pour le premier régime, le lien entre flapping et instabilité de cisaillement a été démontré en s'appuyant notamment sur des analyses de stabilité. Le nombre de Strouhal associé est piloté par le cisaillement côté gaz. La dépendance de la fréquence de battement à l'épaisseur de vorticité côté gaz est ainsi établie lorsque l'instabilité de cisaillement est pilotée par un mécanisme inviscide. Pour le second régime, le caractère opportuniste du flapping a été démontré l'aide d'une expérience de forçage : le flapping amplifie des structures liquides de longueur d'onde plus grande que celle associée à l'instabilité de cisaillement. Un nombre de Strouhal construit sur le diamètre liquide du jet et la vitesse du jet liquide à la distance de brisure a été proposé. Enfin, le rapport du diamètre du jet liquide à la longueur d'onde de l'instabilité de cisaillement semble pertinent pour définir la frontière entre ces deux régimes.Les tailles des gouttes produites sur l'axe de symétrie ont été mesurées à l'aide d'une sonde optique. Il apparaît que la distribution granulométrique évolue fortement avec la vitesse gaz, et qu'elle est multi-modale, ce qui traduit la présence de plusieurs mécanismes de brisure. La taille moyenne des gouttes décroit globalement comme UG-2, dans la limite de forts nombres de Weber aérodynamique. Cette taille moyenne s'avère aussi très sensible à la géométrie : elle diminue lorsque l'épaisseur gaz augmente jusqu'à atteindre une valeur plancher, et elle croît avec le diamètre liquide.