Mesures expérimentales et modélisation Analytique de la pénétration d’un jet de Kérosène issu d’un injecteur multi-trous

Résumé

Afin d’améliorer la phase de combustion dans les moteurs thermiques, il est indispensable d’étudier la phase d’injection du carburant. En effet, c’est lors de cette phase que les performances telles que la puissance développée par le moteur ou encore les émissions de la combustion sont déterminées. C’est dans cette optique d’amélioration continue que la propagation de jets est étudiée depuis de nombreuses années dans la littérature. De plus, l’utilisation d’injecteur diesel entraîne des caractéristiques très différentes des jets de carburant en fonction de la géométrie de l’injecteur, du carburant utilisé ou encore des conditions d’injections. En parallèle de ces nombreux facteurs d’influence, la transition vers des carburants moins polluants pousse aussi la recherche à continuer l’étude des jets sous des conditions variées. Un carburant qui semble être un bon candidat en remplacement du diesel dans les moteurs diesels est le kérosène. Il est en effet de plus en plus étudié et offre des caractéristiques similaires au diesel. Néanmoins, encore peu de travaux ont été réalisés en utilisant des injecteurs multi-trous et en étudiant le développement du jet lorsque l’injection est terminée. Cette étude vise donc à modéliser la pénétration d’un jet de kérosène en utilisant un injecteur à sept trous. Cette dernière est étudiée pendant la phase d’injection, mais aussi après la fin de l’injection, ce qui est rarement le cas dans la littérature. Pour ce faire, un montage expérimental est mis en place pour capturer les jets de carburant à l’aide d’une illumination diffuse en contrejour et le traitement des images permet de mesurer la propagation des jets. Par la suite, deux modèles numériques basés sur des articles de la littérature sont mis en place et un troisième est créé à l’aide de régression non-linéaire sur les données récoltées. Ces trois modèles utilisent la masse volumique du gaz au sein de la chambre d’injection et le temps pour prédire la pénétration du jet. En plus de ces deux paramètres, les deux premiers modèles utilisent aussi le flux de quantité de mouvement du jet tandis que le troisième utilise la différence entre la pression d’injection et la contre-pression. Le premier modèle permet de prendre en compte les variations instantanées du flux de quantité de mouvement tandis que le second permet au jet une masse volumique variable. Cela permet notamment de prédire à chaque instant la masse de carburant présent au sein du jet en fonction de la richesse. Après la mise en place de ces modèles, ils sont comparés aux données expérimentales et le modèle prenant en compte la masse volumique variable du jet est élu comme permettant la prédiction la plus fiable de la pénétration du jet.

Date	12 oct. 2021
langue originale	Français
Établissement diplômant	École de technologie supérieure
Superviseur	Patrice Seers (Directeur(-trice))