Thèse de J.B. Moreau

Thèse soutenue le 14 décembre 2005 à l'IFP :

"Modélisation de l'écoulement polyphasique à l'intérieur et en sortie des injecteurs Diesel"
Mots-clés : cavitation - atomisation - injection Diesel - coeur liquide - modèle diphasique - équation d'état - interpolation

"Modeling of multiphase flow inside the nozzle and at the exit of Diesel injectors"
Key words : cavitation - atomization - Diesel injection - liquid core - multiphase flow model - equation of state - interpolation




Résumé

Les normes d'émission de polluants concernant les véhicules poussent les constructeurs automobiles à s'intéresser à l'injection Diesel haute pression et au phénomène de cavitation qui y tient un rôle prépondérant. En ce domaine, la simulation numérique est un moyen d'investigation puissant et économique. Un modèle polyphasique homogène a été développé : il considère un mélange de carburant (constitué de liquide et/ou de vapeur) et de gaz. Il est basé sur une équation d'état construite par tabulation entre une loi barotrope pour le carburant et la loi des gaz parfaits pour le gaz. La validité de l'approche est testée sur un cas d'implosion de bulle et sur des cas 2D classiques d'injection. Des calculs 3D d'injecteurs réalistes mettent en évidence l'influence de la cavitation et des écoulements secondaires, à l'intérieur de l'orifice de l'injecteur, sur la déstabilisation du jet et l'atomisation primaire du coeur liquide.


Abstract

Because of pollutant emission requirements for individual vehicles, engine designers are very concerned about high pressure Diesel injection and the related cavitation phenomenon. Computational fluid dynamics is a powerful and cheap tool to investigate such complex systems. A homogeneous multiphase model has been developed: it consists in a mixture of fuel - that may be either liquid or vapor - and gas. It is based on an equation of state that was tabulated between a barotropic law for the fuel and the ideal gas equation for the gas. This model is validated on a bubble collapse test and on classical 2D injection cases. 3D computations on realistic injectors highlight the influence of cavitation and secondary flows, inside the injector nozzle, on jet destabilization and liquid core primary atomization.