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L’ÉCOULEMENT AUTOUR D’UNE PAROI MULTI-PERFORÉE incident, des tourbillons se forment dans la direction longitudinale. Ils sont deux sur la figure 2.26 mais MacManus & Eaton (2000) en observent parfois plus, suivant le régime de l’écoulement. Dans le sillage de la perforation, ces tourbillons s’écartent peu à peu du plan de symétrie et de la paroi. Ils sont instables et provoquent la transition vers la turbulence, plusieurs dizaines de diamètres en aval de la perforation. 2.5 Modélisation de la multi-perforation : des données pertinentes ? Cette section a pour but de conclure cette étude bibliographique, en répertoriant sous forme synthétique les travaux les plus pertinents par rapport avec notre étude. Comme précisé plus haut, les données nécessaires à la construction d’un modèle pour la multi-perforation doivent respecter plusieurs critères : – Etre bien entendu des données de multi-perforation. L’utilisation de données pour une rangée de trous ou un trou isolé introduirait a priori des biais difficiles à quantifier, – Traiter les deux côtés de la paroi perforée, – Fournir des données précises en termes d’écoulement avec, de préférence, les flux à la paroi solide et des données fines à l’entrée et à la sortie des perforations. Les études de multi-perforation sont répertoriées dans le tableau 2.2. Les caractéristiques géométriques principales sont reportées, ainsi que les données récoltées. L’étude du tableau 2.2 permet de dégager plusieurs conclusions : – Parmi le nombre réduit d’études de multi-perforation (par rapport aux cas à une ou deux rangées), la plupart s’intéressent à la thermique de la paroi (efficacité de refroidissement et coefficient de transfert de chaleur), – Les études expérimentales de multi-perforation qui donnent des mesures détaillées de vitesse ont toutes été réalisées à échelle 10 environ. La taille des perforations et les températures de fonctionnement habituelles empêchent des mesures précises dans les conditions réelles de fonctionnement du moteur. Dans la plupart des études expérimentales, les auteurs parlent d’une résolution d’environ 0.1 mm. Cette résolution, très intéressante dans le cas de perforations de grande taille, pose problème quand les perforations font moins d’un millimètre de diamètre, – Les études numériques sont toutes des simulations RANS. Les études disponibles servent plus souvent à valider le code utilisé qu’à fournir des données nouvelles sur la multi-perforation, – Les flux à la paroi n’ont pas été mesurés (flux de quantité de mouvement à travers la perforation, frottement, etc.), – L’ensemble de l’écoulement n’a jamais été étudié. La structure de l’écoulement côté injection et le comportement thermique de la paroi sont des aspects de la multi-perforation qui sont plutôt bien documentés. Toutefois, aucune étude n’a permis de fournir un modèle de paroi pour la multi-perforation. Nous pensons que ceci est notamment dû aux lacunes importantes relevées au-dessus. Pour pallier ce manque de données pertinentes pour la modélisation de la multi-perforation, nous souhaitons générer une base de données sur l’écoulement de multi-perforation, dans des conditions les plus proches possibles du fonctionnement réel du moteur. Etant donné les difficultés des dispositifs expérimentaux à fournir des données bien résolues dans ce genre de situations extrêmes, nous souhaitons mettre en place des simulations numériques de l’écoulement autour d’une paroi multi-perforée. 66
2.5 Modélisation de la multi-perforation : des données pertinentes ? Travaux expérimentaux Référence Paramètres géométriques Régions étudiées Données fournies Metzger et al. (1973) 1-10 rg, d =? mm, α = 90 ◦ Injection h, η ad LeBrocq et al. (1973) 4 rg, d = 1.5 mm, α = 45 ◦ ou 90 ◦ Injection Vitesses, Concentration Mayle & Camarata (1975) 15, 20, 25 rg, d = 2.5 mm, α = 30 ◦ et β = 45 ◦ Injection η ad , h Yavuzkurt et al. (1980a) 11 rg, d = 10.3 mm, α = 30 ◦ Injection Vitesses, Moments d’ordre 2 Crawford et al. (1980a) 11 rg, d = 10.2 mm, α = 90 ◦ ou 30 ◦ , β = 0 ◦ ou 45 ◦ Injection h Kasagi et al. (1981) 11 rg, d = 12 mm, α = 30 ◦ Injection η eff Kumada et al. (1981) 11 rg, d = 12 mm, α = 30 ◦ Injection h Andrews et al. (1984) 10 rg, d = 1.4 mm, α = 90 ◦ Injection η eff , h Andrews et al. (1985) 10 rg, d = 1.4 mm, α = 90 ◦ Injection η eff , h Bazdidi-Tehrani & Andrews 10, 15, 25 rg, 1.0 < d < 2.2 mm, (1994) α = 90 ◦ Injection η ad , η eff Martiny et al. (1995) 7 rg, d = 4 mm, α = 17 ◦ Injection Température, η ad visualisations Cho & Goldstein (1995a) 7 rg, d = 25.4 mm,α = 90 ◦ Aspiration, Trou η ad , η eff , h Cho & Goldstein (1995b) 7 rg, d = 25.4 mm, α = 90 ◦ Injection η ad , η eff , h Champion (1997) 34 rg, d = 0.5 mm, α = 60 ◦ Injection η ad , η eff , visualisations Emidio (1998) 9 à 35 rg, 0.3 < d < 0.7 mm, 20 ◦ < α < 90 ◦ Injection η ad , h 11, 20, 44 rg, Températures de paroi, Gustafsson (2001) d = 5.2 mm, Injection Vitesses, Vorticité α = 20 ◦ ou 30 ◦ Moments d’ordre 2 Rouvreau (2001) 34 rg, d = 0.5 mm, α = 30 ◦ Injection Température, Vitesses, η eff Messaadi (2003) 9 rg, d = 6 mm, α = 30 ◦ Injection Température, Vitesses, η eff 5 rg, α = 90 ◦ Dorignac et al. (2005) 0.65 mm < d < 2.25 mm Aspiration h ou 6.25 mm < d < 15 mm Miron (2005) 11 rg, d = 5 mm, α = 30 ◦ Injection Vitesses Scrittore et al. (2007) 20 rg, d = 5.7 mm, α = 30 ◦ Injection Vitesses, η Travaux numériques Référence Paramètres géométriques Régions étudiées Données fournies Harrington et al. (2001) 10 rg, d = 6 mm, α = 90 ◦ Injection Température, Vitesses, η ad Papanicolaou et al. (2001) 7 rg, d = 4 mm, α = 17 ◦ Injection Température, Vitesses, η eff Errera & Chemin (2004) 12 rg, d = 0.27 mm, α = 45 ◦ Injection Température, Vitesses,η eff Température de paroi, Mélange Most et al. (2007) 11 rg, d = 5 mm, α = 30 ◦ Injection Vitesses, Moments d’ordre 2 TAB. 2.2 - Tableau récapitulatif des études expérimentales et numériques de multi-perforation. Sont reportées les principales caractéristiques géométriques (les trous sont tous cylindriques, l’espacement n’est pas précisé dans ce tableau), les régions de l’écoulement qui sont décrites (Injection, Trou, Aspiration) et les données fournies (h désigne le coefficient de transfert de chaleur). 67
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UNIVERSITE MONTPELLIER II SCIENCES
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Introduction générale La volonté
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