Résumé
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.
Ces travaux font suite aux travaux de thèse de Larricq [PhD Onera, 2006] qui a étudié le comportement de la nappe liquide aux conditions ambiantes. Son étude, bien que principalement concentrée sur l’application de plasmas pour améliorer la qualité de l'atomisation, a aussi porté sur une caractérisation fine de quelques propriétés de l’atomisation primaire.
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 relations adimensionnelles reliant les caractéristiques de l’atomisation primaire, aux conditions d’écoulement (liquide et gaz) ont été établies et comparées à celles obtenues à la pression atmosphérique. 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. Une analyse par PIV de la nappe liquide, juste en amont de la création des ligaments, a permis de quantifier sa mise en vitesse avant rupture. Une grande partie des résultats présentés provient des observations et de l'analyse de visualisations par vidéo rapide. Ces résultats ont pu être obtenus suite au développement d’algorithmes de traitement d’images spécifiques.
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.
