ÉTUDE EXPÉRIMENTALE DE JETS LIBRES, COMPRESSIBLES OU EN PRÉSENCE D'UN OBSTACLE

• Main Author: Dubois, Julien
• Language: FRE
• Published: Aix-Marseille Université 2010
• Subjects: [SPI:NRJ] Engineering Sciences/Electric power; [SPI:OTHER] Engineering Sciences/Other; Jets sous-détendus; Jets impactants; Lois de similitude; Région inertielle; Diamètre équivalent; Diamètre fictif; Volume inflammable; Masse inflammable; Strioscopie orientée sur l'arrière-plan; Ensemenceur
• Online Access: http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00551205; http://tel.archives-ouvertes.fr/docs/00/55/12/05/PDF/These-J.Dubois_electronique.pdf

L'objectif de ces travaux est d'étudier expérimentalement la dispersion d'hydrogène pour évaluer l'impact des fuites chroniques ou accidentelles qui peuvent intervenir en milieu libre ou encombré, à faible ou à forte pression, sur un véhicule fonctionnant avec une pile à combustible. Les fuites étudiées sont assimilées à des jets verticaux, turbulents, axisymétriques, à densité variable, et issus d'orifices cylindriques de 1 à 3 mm de diamètre. Un banc expérimental a été conçu pour étudier ces fuites : l'hydrogène a été remplacé par de l'hélium pour des raisons de sécurité. Il résiste à une pression de 200 bars et permet de positionner un obstacle dans le jet. La technique BOS (Background Oriented Schlieren) a été adaptée aux jets millimétriques et à la présence d'un obstacle. Un soin particulier à été apporté à la mise en place de cette technique. Les résultats obtenus sont en accord avec ceux de la littérature quand il en existe. De nouvelles lois de similitude sont proposées, plus représentatives de la physique des jets : libres subsoniques, libres sous-détendus, et subsoniques en présence d'un obstacle (sphère). À partir de l'analyse de la structure compressible des jets sous-détendus, de nouvelles lois sont aussi proposées pour estimer la position et le diamètre du disque de Mach puis la longueur du cône potentiel. Enfin, deux lois d'estimation du volume et de la masse inflammables de jets libres d'hydrogène sont proposées : elles sont fonction du débit massique de la fuite.