L'OBJECTIF DE CETTE THESE EST LA MODELISATION DES ECOULEMENTS TURBULENTS DIPHASIQUES RENCONTRES DANS LES CHAMBRES DE COMBUSTION. SIX METHODES DE MODELISATION LAGRANGIENNE DE LA DISPERSION DE PARTICULES SONT ETUDIEES (APPROCHE DETERMINISTE INSTATIONNAIRE ET CINQ MODELES STOCHASTIQUES). LES RESULTATS DES SIMULATIONS ONT ETE COMPARES ENTRE EUX ET A DES RESULTATS EXPERIMENTAUX DANS TROIS CONFIGURATIONS DE BASE D'ECOULEMENTS TURBULENTS (TURBULENCE DE GRILLE, ZONE DE MELANGE, MARCHE DESCENDANTE). LES COMPARAISONS MONTRENT L'IMPORTANCE DES STRUCTURES INSTATIONNAIRES, ELLES CONDUISENT A LA SELECTION D'UN MODELE STOCHASTIQUE A UNE PARTICULE BASE SUR UN CRITERE TEMPOREL ET SUR UN CRITERE SPATIAL. QUATRE MODELES D'EVAPORATION D'UNE GOUTTE ISOLEE SONT DECRITS (FROSSLING, CONDUCTION INFINIE, CONDUCTION LIMITEE, CONDUCTION EFFECTIVE), PUIS COMPARES DANS DES CONDITIONS REPRESENTATIVES DES APPLICATIONS DE COMBUSTION. L'AUTO-INFLAMMATION D'UNE GOUTTE DE CARBURANT EST TRAITEE A L'AIDE DE CRITERES BASES SUR LES CARACTERISTIQUES LOCALES DE L'ECOULEMENT. LES INTERACTIONS GOUTTE-PAROI ET ENTRE GOUTTES SONT ETUDIEES A PARTIR DE LA BIBLIOGRAPHIE. LEUR IMPORTANCE EST MISE EN EVIDENCE DANS TROIS CONFIGURATIONS (ZONE DE MELANGE, MARCHE DESCENDANTE, JET MONODISPERSE). LES INTERACTIONS ENTRE LA PHASE DISPERSEE ET L'ECOULEMENT PORTEUR SONT CALCULEES A L'AIDE DE TERMES SOURCES INTRODUITS DANS LES EQUATIONS DECRIVANT LA PHASE CONTINUE. L'ASSOCIATION DE TOUS LES MODELES CONSIDERES CONDUIT A LA MISE AU POINT D'UN PROGRAMME MODULAIRE DE SIMULATION DES PRINCIPAUX PHENOMENES PHYSIQUES LIES A LA COMBUSTION D'UN CARBURANT LIQUIDE. LES RESULTATS OBTENUS GRACE A CE LOGICIEL SONT PRESENTES POUR DEUX POINTS DE FONCTIONNEMENT D'UN MODULE DE PRE-MELANGE PAUVRE (CAS TEST, CONDITIONS REELLES). LES COMPARAISONS AVEC LES RESULTATS EXPERIMENTAUX DU CAS TEST MONTRENT LE BON FONCTIONNEMENT DU PROGRAMME

CE MEMOIRE PORTE SUR L'EVAPORATION DE GOUTTELETTES EN ECOULEMENT TURBULENT. UN MODELE DE VAPORISATION DE GOUTTES EST COUPLE AVEC LE CODE LAGRANGIEN DE DISPERSION PARTICULAIRE PALAS. IL S'AGIT D'UN MODELE QUASI-STATIONNAIRE, A SYMETRIE SPHERIQUE, PERMETTANT DE CALCULER LE CHAUFFAGE DES GOUTTES. LES PHENOMENES DE CONVECTION SONT PRIS EN COMPTE PAR L'INTERMEDIAIRE DE CORRELATIONS. L'INFLUENCE DES FLUCTUATIONS DE VITESSE, DE TEMPERATURE, ET DE FRACTION MASSIQUE DE VAPEUR DU MILIEU AMBIANT SUR L'EVAPORATION DE GOUTTELETTES EST SIMULEE DANS UNE CONFIGURATION DE TURBULENCE DE GRILLE. LE COUPLAGE ENTRE LA PHASE DISPERSEE ET LA TURBULENCE, PRENANT EN COMPTE LE CHANGEMENT DE PHASE, EST ENSUITE ETUDIE. DES RESULTATS SONT PRESENTES DANS LE CAS D'UN JET ROND TURBULENT

Le travail présenté dans cette thèse est consacré à l'étude des écoulements diphasiques dilués où la phase dispersée est constituée de gouttelettes susceptibles de s'évaporer. Une approche dite lagrangienne a été adoptée pour le traitement de la phase dispersée. Elle consiste à simuler la dispersion d'un nombre relativement important d'inclusions afin de réaliser des statistiques par simple moyenne sur leurs caractéristiques. L'idée est de résoudre la loi fondamentale de la dynamique pour chaque inclusion. On simule le mouvement des inclusions dans l'écoulement, on déduit alors des termes d' échange de quantité de mouvement, d'énergie, de chaleur, ... entre les phases que l'on réintroduit dans les équations de la phase continue: c'est un couplage à deux sens (« two way coupling »). Lorsque l'écoulement est suffisamment dilué, le couplage retour (des inclusions vers le fluide) peut être négligé et les équations de la phase continue se ramènent aux équations de Navier-Stockes classiques (« one way coupling »). La fluctuation de vitesse du fluide le long de la trajectoire de chaque particule est simulée à l'aide d'un modèle stochastique. Le phénomène de vaporisation est pris en compte par un modèle à conduction infinie disponible dans la littérature. Cette approche se traduit sur le plan numérique par un couplage à un code existant, destiné à l'origine au calcul d'écoulements dans des géométries complexes, d'un module de calcul lagrangien capable de fournir des termes sources qui modélisent l'action d'inclusions sur le fluide. La validation du code a été effectuée tout d'abord en l'absence d'évaporation sur l'expérience classique de Hishida et Maeda, qui a servi de cas test à pratiquement toutes les simulations lagrangiennes de ce type. Les résultats concernant l'évaporation de gouttes montrent globalement une bonne cohérence avec les prédictions d'un code développé au CORIA.

Interest and activity in research and development in the fields of atomization and sprays are increasing dramatically. At this conference, 170 abstracts were submitted from 20 different countries, collecting important research in basic atomization, fuel injection, measurement techniques, modeling of sprays, twin-fluid atomization, process/industry applications, spray combustion, and other areas of interest.

Le travail présenté dans cette thèse concerne l'étude de l'influence de fortes instationnarités d'écoulement sur la dispersion de gouttes. Le sujet est abordé selon les trois aspects suivants: simulation numérique, modélisation, expérimentation qui sont appliqués à deux géométries de base: marche descendante, zone de mélange. Des moyens originaux de visualisation, traitement d'image, et mesure sont utilisés pour caractériser l'écoulement: trajectographie de gouttes par vidéo rapide, anemogranulométrie par technique phase doppler. La simulation numérique: approche déterministe instationnaire lagrangienne pour la phase liquide, couplés a un calcul instantané de la phase gazeuse, est validée par l'expérience. Cinq approches stochastiques sont ensuite mises en œuvre pour la phase liquide (couplées à un calcul k-) et comparées aux approches précédentes. Une première analyse relative aux performances de ces différents modèles est présentée.