Etude aérothermique d'un jet de gouttes monodispersé en évaporation et en combustion à l'aide de méthodes optiques
Résumé
The knowledge of aerothermal phenomena occurring in the combustion chamber is a key point in order to improve propulsive systems. Non intrusive optical diagnostics are necessary to investigate the mechanisms governing the droplets evaporation. A technique based on two colours laser-induced fluorescence allows obtaining the space averaged temperature of streaming droplets and the temperature distribution inside a droplet for linear monodisperse droplet stream. Sizes of droplets are measured with the use of a Phase Doppler Particle Analyser. An energetic budget allows to determine experimentally Nusselt and Sherwood numbers in combustion. Within droplets motions are modelled by a Hill vortex with an intensity adjusted from space averaged temperature measurements or from experimental temperature maps. Vapour transport phenomena inside the gaseous phase are studied by using the Planar Laser Induced Fluorescence technique in order to determine the concentration field of vapour.
La compréhension des phénomènes aérothermiques se déroulant dans les chambres de combustion est essentielle pour l'optimisation des systèmes propulsifs. Des mesures optiques non-intrusives sont nécessaires pour caractériser les mécanismes régissant l'évaporation de gouttes. La fluorescence induite par laser à deux couleurs est utilisée afin de mesurer la température moyenne des gouttes et le champ de température interne pour des jets linéaires mono-dispersés. La taille des gouttes est déterminée à l'aide d'un analyseur phase Doppler. Un bilan énergétique permet la détermination expérimentale des nombres de Nusselt et de Sherwood en combustion. Les mouvements de circulation interne sont modélisés par un vortex de Hill dont l'intensité est ajustée à partir des mesures de température moyenne ou des cartes de température. Le transport de vapeur en phase gazeuse est étudié en déterminant la concentration en vapeur à l'aide de l'imagerie de fluorescence par plan laser sur la vapeur d'acétone.