Investigation Des Instabilites Hydrodynamiques Des Jets Liquides Libres

Résumé: L 'analyse de la stabilite d'un jet liquide constitue une question cruciale pour plusieurs applications technologiques particulierement pour les systemes d'injection. Le mecanisme fondamental responsable de la rupture d'un jet liquide est l'instabilite provoquee par la tension de surface. D'autres mecanismes peuvent toutefois modifier le processus de rupture, la longueur intacte et la distribution en taille des gouttes. Ces mecanismes comprennent les forces aerodynamiques, la chaleur ou le transfert de masse sur la surface jet, la relaxation du profil de vitesse et l'intensite de la turbulence Afin d fetudier certains regimes de break-up sous l'influence du profil de relaxation de vitesse, trois buses de differentes geometries ont ete teste dans ce travail. Ces buses ont une forme droite (ƒ¿=0 ‹) et coniques (convergent vers la sortie, ƒ¿=5 ‹, 8 ‹). Le diametre du jet a la sortie de la buse est de 0,5 mm. Le processus de rupture du jet d'eau est simule sur la base d'un modele mathematique adapte par FLUENT, en utilisant la methode de volumes finis pour resoudre les equations de Navier-Stokes et l fequation de continuite dans une geometrie axisymetrique a deux dimensions. La methode VOF (Volume Of Fluid) est utilisee pour la capture et la restructuration de l finterface de la surface libre du jet d'eau. Le modele de turbulence k-ƒÃ est applique pour simuler le jet turbulent. Afin de se limiter uniquement au premier regime de la rupture, la vitesse du jet doit etre relativement faible (de l'ordre de 1m/s a 2m/s pour le laminaire et de 4.5 a 20m/s pour le turbulent), tandis que l'intensite de turbulence maximale consideree est d'environ 10%. Les resultats montrent la formation d fune longueur intacte du jet avant la rupture en gouttes, cette longueur depend du profil de vitesse du jet et de la geometrie de la buse. Les gouttes ainsi formees sont uniforme et leur taille est similaire au diametre de la buse. A la sortie de la buse conique (5 ‹ et 8 ‹), les instabilites du jet se developpent rapidement et la taille des gouttes qui en resulte est plus petite que le diametre du jet. Cependant, la longueur intacte est plus grande par rapport aux jets issus de la buse a faible angle de contraction (0 ‹). L feffet de la turbulence sur l'ecoulement est aussi examine dans cette etude. Il est a remarquer que la turbulence favorise la rupture du jet a la fin du filet d'eau et d'augmenter sensiblement la longueur continue du jet.

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