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Analyse des écoulements transitoires dans les systèmes d'injection directe essence. Effets sur l'entraînement d'air instationnaire du spray

Delay, Guillaume (2005) Analyse des écoulements transitoires dans les systèmes d'injection directe essence. Effets sur l'entraînement d'air instationnaire du spray. (Analysis of transient flows in gasoline direct injection fuel systems. Effects on spray instantaneous air entrainment.)

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Prix Léopold Escande 2005 (more)

Abstract

L'objectif de cette étude est de déterminer l'effet des fluctuations de débit liquide instantané d'un injecteur sur l'entraînement d'air instationnaire d'un spray conique creux de type injection directe essence. Pour ce faire, nous utilisons plusi eurs outils, expérimentaux et numériques. Une méthode de mesure de débit liquide instantané, basée sur la modélisation physique des écoulements pulsés est utilisée. La mesure de la vitesse (Anémométrie Laser Doppler) de l'écoulement à l'axe de la conduite alimentant l'injecteur suffit pour reconstruire l'écoulement avant l'injecteur. Un logiciel de modélisation hydraulique et mécanique (AMESim) permet d'obtenir le débit liquide instantané en sortie de l'injecteur. La validation est réalisée grâce aux résultats de la méthode de reconstruction et à des mesures de pression de rampe d'injection. La Vélocimétrie par Images de Particules Fluorescentes (FPIV), adaptée aux milieux diphasiques denses, donne accès à l'écoulement d'air autour et à l'intérieur du spray cônique. Des mesures de vitesse d'air à proximité de la nappe diphasique permettent de déterminer l'entraînement d'air instationnaire du spray. En se basant sur des données de granulométrie et de vitesse du carburant en sortie de l'injecteur, l'analyse des échanges de quantité de mouvement des gouttes vers l'air permet enfin de proposer un modèle d'entraînement instationnaire fidèle aux mesures FPIV. ABSTRACT : The aim of this study is to determine instantaneous liquid flow rate oscillations effect on non stationary air entrainment of an injector conical spray (Gasoline Direct Injection). The tools we use are either experim ental or numerical ones. An instantaneous flow rate determination method is used. It is based on pulsated flows physics and only requires the velocity at the centerline of a pipe mounted just before the injector. So, it is possible to “rebuild” the instant aneous velocity distributions and then to get the instantaneous liquid flow rate (Laser Doppler Anemometry measurements). A mechanical and hydraulics modeling software (AMESim) is necessary to get injector outlet flow rate. Simulations are validated by bot h “rebuilding” method results and common rail pressure measurements. Fluorescent Particle Image Velocimetry (FPIV), suited to dense two -phase flows, is used to measure air flow around and inside the conical spray. Velocity measurements close to the spray frontier are used to compute instantaneous air entrainment. Considering droplets momentum exchange with air and thanks to droplets diameters and liquid velocities measurements at the nozzle exit, a transient air entrainment model is proposed according to FP IV measurements.

Department:Institut de Mécanique des Fluides de Toulouse - IMFT (Toulouse, France)
Directeur de thèse:Charnay, Georges and Bazile, Rudy
Uncontrolled Keywords:Spray dense conique creux - Ecoulements instationnaires en conduite - Modélisation de l'entraînement d'air - Anémométrie Laser Doppler - Vélocimétrie par Images de Particules Fluorescentes - Mesure de débit liquide instantané - Modélisation AMESim. KEYWORDS : Dense hollow conical spray - Pipe transient flows - Air entrainment modeling - Laser Doppler Anemometry - Fluorescent Particle Image Velocimetry - Instantaneous liquid flow rate measurement - AMESim modeling
Subjects:Hydraulics > Fluid mechanics
Hydraulics > Energetics and transfers
Deposited On:04 May 2006

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