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Languages: English
Types: Article
Subjects: Atomisation primaire, Airblast, Haute pression, Techniques laser, Traitement d’image, 532, Primary atomization, High pressure testing, Atomization mechanisms, Image processing, Airblast atomizer
Cette thèse présente le travail effectué dans le cadre d'un doctorat sur l'étude de l'atomisation primaire d’une nappe liquide. Cette étude s’intéresse aux phénomènes rencontrés lors de la fragmentation primaire d'un liquide en aval d'un système d'injection. Un injecteur de type "airblast" a été utilisé pour réaliser cette étude. Cette technologie est communément utilisée pour la pulvérisation du kérosène dans les turbomachines. Une nappe de liquide mince est cisaillée par deux écoulements d'air parallèles. Une configuration plane a été choisie pour faciliter l’utilisation de techniques optiques. Les liquides injectés sont de l'eau et du kérosène JET A1. La nappe liquide plane a une épaisseur de 300 µm. La pression de l’air varie des conditions standards jusqu’à 11 bar. L'objectif principal de cette recherche est l’étude de l’influence de la pression ambiante sur les mécanismes d'atomisation observés à la pression atmosphérique. Ces expériences ont été réalisées au banc LACOM (LAboratoire de COmbustion Multiphasique), à l’ONERA Fauga-Mauzac. Des techniques de visualisation avancées ont permis de mieux appréhender l’évolution des mécanismes d’atomisation avec l’augmentation de la pression de l’écoulement d’air et d’affiner la classification des régimes d’atomisation. Cette thèse présente un ensemble de données sur le comportement des différentes instabilités (longitudinale et transversale), sur les dimensions des ligaments et les tailles de gouttes ainsi que sur les caractéristiques de la couche limite gazeuse au nez de l’injecteur. Des avancées sur la compréhension des phénomènes physiques ont été réalisées, notamment sur le comportement des ligaments longitudinaux similaire à celui de jets liquides ou l’observation d’une relation entre la fréquence d’oscillation globale et la taille des gouttes. Ces résultats constituent une première base de données obtenue en pression qui pourra être mise à profit pour les validations des simulations numériques développées en parallèle. This manuscript resumes the work accomplished in an experimental PhD on the primary atomization. This physical process includes all the phenomena encountered in an injected liquid, from the moment it leaves the conduit, until the point where isolated structures re produced. In order to perform this study, an airblast atomizer was employed. This is the technology commonly entrusted for the kerosene disintegration, in aircraft turbine engines. These atomizers produce a thin liquid sheet with an adjacent airblow, at each liquid interface. Instead of the commonly favoured annular geometry, a planar design was chosen. This is due to its simpler design in this research, with better access to optical techniques, while having equivalent dynamic behaviour. The liquids injected were water and kerosene JET A1, in the form of a 40 mm wide and 300*m thick sheet. The main novelty in this analysis was the increment in absolute pressure during the injection. The ambient pressure was increased from the standard conditions, to an absolute pressure value of 11 bars, while keeping the airblow velocity constant. In addition to these parameters, the liquid injection velocity was also varied to generate more than 70 flow configurations. These experiences were accomplished in the LACOM (Multiphase Combustion Laboratory) pressurized visualization chamber, at he ONERA Fauga-Mauzac. The results present in this manuscript belong to the measurements of the global oscillation frequency, transversal wavelength, break-up length, continuous liquid velocity, streamwise ligaments size and droplets diameter at 20 and 60mm from the atomizer lips. In addition to non-dimensional relations linking these primary atomization characteristics to the flow conditions, a great insight was gained on new phenomena. This includes the confirmation of the airblasted sheet ligament behaviour as liquid jets and the observation of a relation between the global oscillation frequency and droplet size. Finally, the image processing algorithms employed in this research, as well as, the instructions to use them, have been available online to guarantee its application in future primary atomization studies.
  • No references.
  • No related research data.
  • No similar publications.

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