Caractérisation expérimentale de l'effet de la masse volumique et du confinement sur un jet axisymétrique impactant : application à l'optimisation d'un brûleur domestique à induction atmosphérique

Cette etude a ete initiee en collaboration avec un industriel dans le but d'optimiser la conception de bruleurs domestiques a induction atmospherique (bruleurs de gaziniere) et d'ameliorer leurs performances energetiques. La contribution principale de l'etude est d'apporter une meilleure comprehension des phenomenes gouvernant l'ecoulement dans le bruleur, les processus de melange et l'entrainement de l'air ambiant, pour les differentes conditions de fonctionnement. Nous caracterisons l'ecoulement dans un bruleur reel, puis dans un modele simplifie transparent modulaire qui permet d'etudier des configurations du jet libre au jet impactant confine a masse volumique variable et ameliore l'accessibilite optique en vue de l'utilisation de diagnostics laser. Le champ dynamique de l'ecoulement est obtenu a partir de la LDA et de la PIV. Pour ce dernier, un dispositif original d'ensemencement de l'air ambiant a ete mis au point pour caracteriser l'entrainement. Des experiences de LIF ont permis d'etablir le champ de fraction de melange. Les grandeurs caracteristiques moyennes de l'ecoulement sont determinees en fonction de parametres geometriques et du rapport des masses volumiques du gaz injecte et de l'air ambiant (1 et 0,55), et ce dans deux regimes d'ecoulement (faiblement turbulent et laminaire). Un melange inerte constitue a parts egales d'helium et d'azote simule une injection de methane, de meme rapport de masse volumique. Entre les differentes conditions experimentales, le flux initial de quantite de mouvement est conserve. L'entrainement est quantifie pour chacune des configurations experimentales. L'existence de deux sources d'entrainement est mise en evidence lorsque le jet impacte sur une plaque, une premiere liee a la force d'aspiration du jet injecteur, la seconde liee au developpement du jet de paroi et a la depression, tous deux crees par l'impact. Cette seconde source est celle qui gouverne le processus d'entrainement dans le bruleur.