[Application de méthodes actives pour l'amélioration de la pulvérisation dans un injecteur aérodynamique]
La pulvérisation de liquide représente un processus utilisé dans de nombreuses applications industrielles et en particulier dans le domaine des moteurs aéronautiques. Les injecteurs aérodynamiques des turboréacteurs actuels utilisent le cisaillement d'air pour atomiser le carburant liquide. Cependant, dans certaines conditions telles que le ré-allumage en haute altitude, la vitesse de l'air, la pression et la température sont trop faibles pour permettre une bonne pulvérisation. L'objectif de cette recherche est de valider un nouveau concept d'injecteurs couplant les effets de cisaillement aérodynamique avec l'atomisation ultrasonique. Des actionneurs piézoélectriques génèrent l'oscillation d'une paroi en contact avec le film liquide. Cette excitation perpendiculaire à l'interface liquide/air crée des instabilités de Faraday à la surface du film. Des amplitudes d'excitations supérieurs à un seuil donné, provoquent la rupture de ligaments et la formation des gouttelettes.
The atomization of liquids into a spray is an important process in many industrial applications and particularly in the aero-engine sector. Conventional air-blast injectors in aircraft engines today use aerodynamic shearing effects to atomize the liquid fuel. However, at operating conditions where the air velocity is below 30 m/s (such as ground start and high altitude restart) the atomization quality is poor. Consequently combustion is less efficient with high pollutant emissions. The objective of this study is to validate a new concept of injector which couples the shearing effects with the principle of ultrasonic atomization. The latter consists of using piezoelectric actuators to generate the oscillations of a wall in contact with the liquid film. This excitation perpendicular to the liquid film surface creates Faraday instabilities at the liquid/air interface. Amplitudes higher than a defined threshold value induce the break-up of ligaments and the formation of droplets.
Mot clés : Pulvérisation ultrasonique, Injecteur aérodynamique, Atomisation d'un film liquide
Madjid Boukra 1 ; Alain Cartellier 2 ; Éric Ducasse 3 ; Pierre Gajan 1 ; Marie Lalo 1 ; Thomas Noel 4 ; Alain Strzelecki 1
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Madjid Boukra; Alain Cartellier; Éric Ducasse; Pierre Gajan; Marie Lalo; Thomas Noel; Alain Strzelecki. Use of Faraday instabilities to enhance fuel pulverisation in air-blast atomisers. Comptes Rendus. Mécanique, Volume 337 (2009) no. 6-7, pp. 492-503. doi : 10.1016/j.crme.2009.06.027. https://comptes-rendus.academie-sciences.fr/mecanique/articles/10.1016/j.crme.2009.06.027/
[1] On the experimental investigation on primary atomization of liquid streams, Experiment in Fluids, Volume 45 (2008) no. 3, pp. 371-422
[2] M. Lalo, Atomisation d'un film liquide mince par action combinée des instabilités de Kelvin–Helmholtz et de Faraday. Application aux injecteurs aérodynamiques des turbomachines aéronautiques, Ph.D. thesis, ENSAE, 2006
[3] L. Raynal, Instabilité et entraînement á l'interface d'une couche de mélange liquide-gaz, Ph.D. thesis, Laboratoire des écoulements géophysiques et industriels, 1997
[4] P. Marmottant, Atomisation d'un liquide par un courant gazeux, Ph.D. thesis, Laboratoire des écoulements géophysiques et industriels, 2001
[5] F. Ben Rayana, A. Cartellier, E. Hopfinger, Atomisation primaire en injection diphasique assistée : rôle de la géométrie, in: 17éme Congrés Français de Mécanique, 2005
[6] M. Hong, Atomisation et mélange dans les jets coaxiaux liquide-gaz, Ph.D. thesis, Laboratoire des écoulements géophysiques et industriels, 2003
[7] C. Varga, Initial breakup of a small diameter liquid jet by a high speed gas stream, Ph.D. thesis USCD, San Diego, 2002
[8] Drops in annular two phase flow, International Journal Multiphase Flow, Volume 23 (1997) no. Suppl., pp. 1-53
[9] Near limit drop deformation and secondary breakup, International Journal Multiphase Flow, Volume 18 (1992) no. 5, pp. 635-652
[10] Ultrasonic Liquid Atomization, Theory and Application, Partridge Hill Publishers, 1998
[11] On the forms and states assumed by fluids in contact with vibrating elastic surfaces, Philosophical Transactions of the Royal Society of London, Volume 52 (1831), pp. 319-340
[12] Atomization of undulating liquid sheets, Journal of Fluid Mechanics, Volume 585 (2007)
[13] Ultrasonic atomization of liquids, The Journal of the Acoustical Society of America, Volume 34 (1962) no. 1, pp. 6-8
[14] Viscous effects in droplet ejecting capillary waves, Physical Review E, Volume 56 (1997) no. 1, pp. 472-475
[15] Production de gouttes par accélération harmonique d'une surface libre : seuil critique et distributions de tailles, DEA, LEGI, 2001
[16] F. Pyrtel, Vibration inducted generation from a liquid layer for evaporative cooling in a heat transfer cell, Ph.D. thesis, Georgia Institute of Technology, 2005
[17] D. Sindayihebura, Pulvérisation ultrasonique des films liquides de faible épaisseur, Ph.D. thesis, Université Catholique de Louvain, 1995
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