Etude expérimentale de la rupture de gouttes dans un écoulement turbulent

• Main Author: Galinat, Sophie
• Format: Others
• Published: 2005
• Online Access: http://oatao.univ-toulouse.fr/7311/1/galinat.pdf

Dans ce travail, une étude expérimentale du phénomène de rupture de gouttes dans un écoulement turbulent en aval d'une restriction de conduite est proposée. Une analyse statistique de la rupture d'une goutte isolée a été effectuée à l'échelle d'un volume d'écoulement fini en aval de l'orifice. Un nombre de Weber global, basé sur la perte de charge maximale à travers l'orifice, est un paramètre pertinent pour décrire la probabilité de rupture, le nombre de fragments moyen ou encore le diamètre moyen des gouttes-filles. A l'échelle locale, en revanche, la distribution hétérogène des lieux de rupture révèle un effet important du nombre de Reynolds. La caractérisation du champ hydrodynamique local de l'écoulement en aval de l'orifice par PIV rapide confirme l'existence de zones de ruptures localisées, associées aux maxima des contraintes turbulentes à l'échelle de la goutte. Afin d'analyser les mécanismes de rupture dans le champ turbulent, la déformation de la goutte le long de sa trajectoire est simulée à l'aide du modèle linéaire de Rayleigh-Lamb, dans lequel le forçage externe est représenté par la valeur locale instantanée du Weber turbulent. L'analyse statistique de la réponse dynamique de la goutte a permis d'identifier un critère de rupture basé sur un seuil de déformation critique, généralisable à l'ensemble des conditions opératoires. Cette approche multi-échelle a été reconduite pour étudier la rupture d'une goutte en milieu dense. La diminution de la probabilité de rupture en fonction de la concentration est liée à des modifications de la distribution des Weber turbulents en aval de l'orifice.