Simulation numérique de jets liquides cisaillés par une phase rapide Et interactions avec les structures tourbillonnaire

Abstract

Dans une chambre de combustion, un carburant (kérosène ou hydrogène) se mélange à un comburant (air ou oxygène), l’un sous forme liquide, l’autre sous forme gazeux, créant ainsi une flamme. Cette flamme chauffe les gaz de la chambre de combustion, et l’éjection de ces gaz chauds pressurisés crée la poussée de l’appareil. Le mélange du carburant (hydrogène gazeux dans le cas du moteur fusée, kérosène liquide dans le cas du turboréacteur) et du comburant (oxygène liquide ou air gazeux) est le résultat d’un processus appelé ""atomisation"", qui transforme le liquide en un spray. Afin de favoriser le meilleur échange entre ce carburant et comburant, une taille de goutte la plus fine possible est recherchée, dans le but d’augmenter la surface d’échange. Dans une configuration de turboréacteur, l’injection est réalisée au moyen d’une nappe liquide annulaire, cisaillée entre deux écoulementscontrarotatifs de gaz rapide. Pour ce travail nous proposons l’étude, par voie numérique, la dynamique de jets liquides en interaction avec une autre phase plus rapide. De tels écoulements diphasiques sont présents dans les chambres de combustion de certains moteursfusées ou de turboréacteurs d’avions et d’hélicoptères. L’optimisation des performances de ces dispositifs justifie l’intérêt porté à l’analyse fine des jets liquides cisaillés par une phase (gazeuse) rapide.