Le brouillard (spray) dans la chambre de combustion d'un moteur aéronautique
L'unité de recherche "Multiphasiques hétérogènes" a pour mission d'appréhender et de modéliser les phénomènes liés à l'injection de carburant dans les moteurs aéronautiques, spatiaux ou terrestres.
Une action au coeur des moteurs
On étudie la succession des phénomènes physiques liés à l'injection de carburant, depuis l'entrée dans l'injecteur jusqu'à la mise en combustion dans la chambre. Ces phénomènes sont nombreux :
désintégration
dispersion turbulente
interaction entre gouttes
collision de gouttes
interaction gouttes-paroi
pulvérisation secondaire
évaporation
auto-inflammation
combustion
Exemple : turboréacteur
Localisation de la chambre de combustion dans un turboréacteur aéronautique
Visualisation du brouillard consécutif à l'injection de carburant
dans la chambre annulaire du turboréacteur
Exemple : moteur à piston
Localisation de la chambre de combustion dans un moteur à piston
Visualisation du brouillard lié à l'injection de carburant
dans le cylindre du moteur à piston
Les phénomènes diphasiques
Les phénomènes diphasiques sont fréquemment rencontrés en combustion.
Ils sont d'une importance capitale en ce qui concerne
le rendement des foyers
le niveau de pollution
la stabilité de fonctionnement des moteurs
Ils requièrent des recherches
à l’échelle des particules / gouttelettes
à l’échelle macroscopique des écoulements
Les obstacles à lever touchent principalement :
les diagnostics optiques
les modèles
les bases de données en conditions réalistes
Les besoins des industriels en propulsion aéronautique
Performance de l'injection : optimisation des systèmes d’injection
Réduction des émissions polluantes
Allumage à haute altitude
Réduction des instabilités de combustion haute fréquence
Elargissement de la plage de fonctionnement des moteurs
Le processus de modélisation et ses objectifs
1re phase
modélisation fine de la fragmentation de jets ou de nappes de combustible en conditions réalistes
modélisation fine des écoulements diphasiques denses (évolution de la turbulence en fonction du taux de charge)
modélisation fine des écoulements instationnaires
2ème phase
modélisation fine de la pulvérisation
connaissance détaillée du brouillard de gouttes
optimisation des systèmes d’injection en conditions réalistes (de l’amont : circuit hydraulique, à l’aval : allumage)
Objectifs
réduire les émissions polluantes
contrôler les instabilités de combustion
augmenter les plages de stabilité (en altitude)
Organisation de la recherche sur les écoulements multiphasiques
Expériences
de base
Expériences
gaz froid
sur maquettes
à
échelle réduite
LACOM
études de base
de
systèmes d’injection
en
conditions
réalistes (T, P)
Bancs
d’étude d’injecteurs :
Fluides
de simulation
et kérosène
Cellules d’essais biliquides : phénomènes
d’injection
et combustion
instationnaire
Modélisation
des écoulements
multiphasiques stationnaires
et
instationnaires.
Elaboration et validation de
modèles
