Développement d'un système d'anémométrie phase Doppler pour la caractérisation de sprays

Résumé

Le but de cette recherche est de développer un système de mesure permettant de déterminer le diamètre ainsi que la vitesse de gouttelettes de carburants dans des sprays par anémométrie laser. La connaissance de ces deux paramètres est en effet essentielle afin de caractériser les propriétés des sprays générés au sein des systèmes de combustion, et ce en vue d’améliorer l’efficacité des processus de mélange et d’oxydation des hydrocarbures, mais également afin de pouvoir observer et étudier les différences induites par l’utilisation d’un biocarburant en lieu et place d’un carburant pétrolier standard. Pour ce faire, l’anémométrie laser a été utilisée pour effectuer des mesures locales dans des sprays. Cette technique consiste à illuminer la zone d’étude à l’aide de deux faisceaux laser convergents, à collecter la lumière diffusée via l’emploi de photodiodes reliées à une carte d’acquisition pour finalement traiter le signal obtenu via un programme développé sous Matlab®. Une revue de littérature effectuée dans le cadre de ce travail a dans un premier temps permis de résumer les éléments théoriques gouvernant l’anémométrie laser. Cette étude bibliographique a en outre permis d’identifier et de comparer les différents systèmes d’anémométrie existants afin d’avoir une vision étendue des possibilités apportées par cette technique. Sur la base de cette analyse, une configuration standard phase Doppler à 3 détecteurs (PDA) a été retenue du fait de la préexistence d’un vélocimètre laser Doppler (LDV) au sein du laboratoire de Thermo-Fluide pour le Transport (TFT) de l’École de Technologie Supérieure (ÉTS) bien que ce dernier ne permettait pas de mesurer la taille des gouttes. Un code Matlab® a ensuite été développé pour extraire les informations pertinentes (vitesse et diamètre des gouttelettes) des signaux détectés par les photodiodes. Le principe de fonctionnement du système développé a été validé grâce à des mesures effectuées dans un spray généré à l’aide d’un nébuliseur servant à injecter de l’eau distillée. Les résultats obtenus ont en outre été comparés avec ceux issus de l’emploi d’une méthode d’ombroscopie. Des difficultés ont toutefois été mises en évidence notamment par rapport à la fréquence d’échantillonnage limitée de la carte d’acquisition utilisée ce qui ouvre ainsi la voie à des travaux complémentaires d’amélioration du dispositif mis au point dans le cadre de cette recherche.

Date	27 nov. 2019
langue originale	Français
Établissement diplômant	École de technologie supérieure
Superviseur	Patrice Seers (Directeur(-trice)), Romain Lemaire (Codirecteur(-trice)) & Christian Belleau (Codirecteur(-trice))