Cette étude s'intéresse aux eets de température sur la turbulence et l'acoustique rayonnée de jets subsoniques, simples et coaxiaux. Les équations de Navier-Stokes sont résolues par une approche de type Simulations des Grandes Échelles et les prévisions acoustiques en champ lointain sont obtenues à l'aide d'une méthode intégrale de Kirchho. Les mécanismes source d'un jet isotherme et d'un jet chaud, à nombre de Mach et de Reynolds identiques, sont étudiés à l'aide d'une décomposition azimutale en série de Fourier des termes sources du tenseur de Lighthill. Les principales diérences observées sur la dynamique et l'acoustique d'un jet chaud sont liées à la contribution du terme d'entropie et l'émergence de modes d'ordre supérieur. On montre que le terme d'entropie et le terme linéaire traduisant les interactions entre l'écoulement moyen et les fluctuations de densité, ont une distribution spatiale similaire en terme d'énergie et de fréquence. Les simulations de jets coaxiaux concentriques ont révélés que le bruit rayonné pour de faibles angles est dominé par les appariements tourbillonnaires entre les couches de mélange primaire et secondaire, lorsque le jet central est chaué. Finalement, une méthode de décomposition d'un écoulement en partie hydrodynamique et acoustique est appliquée sur un modèle d'écoulement simplifié, représentatif de la structure spatio-temporelle d'un jet. On met en évidence que la contribution du terme source hydrodynamique est dominante et que la turbulence est responsable du transport vers le champ lointain des fluctuations acoustiques.

Cette étude expérimentale porte sur la mesure et l'analyse du comportement d'un rideau d'air plan, vertical descendant, lorsqu'il se développe dans un flux uniforme en co-courant. Le rapport r entre la vitesse du cocourant et la vitesse du jet évolue dans la gamme [0; 0, 3] qui comprend le cas du jet plan classique sans co-courant (r = 0). La motivation de l'étude est, pour le laboratoire d'accueil de la thèse (Irstea de Rennes, équipe Aéraulique et Contrôle des Atmosphères Turbulentes), l'apport de connaissances précises sur les rideaux d'air séparateurs d'ambiance, en propreté et en température, pour la maîtrise des ambiances locales dans l'industrie agroalimentaire et plus largement dans le domaine de la sécurité sanitaire des aliments. Cette étude porte principalement sur le cas isotherme, sans différence de température entre le jet et le co-courant, les cas anisothermes étant seulement abordés en investigation réduite dans le dernier chapitre (chap. IV). L'analyse de la turbulence est au centre de cette étude. Elle est menée à partir des différentes grandeurs caractéristiques, dont les profils de tensions de Reynolds et les échelles turbulentes caractéristiques. Elle sous-tend également l'analyse des évolutions des grandeurs moyennes, en particulier l'expansion du profil de vitesse moyenne. Le principal moyen d'investigation expérimentale est l'anémométrie par fils chauds croisés à température constante (CTA). La Vélocimétrie par Images de Particules (PIV) est utilisée dans le chapitre IV comme moyen insensible à la température, pour les études de cas anisothermes. Le rideau plan en co-courant a été mis en oeuvre dans une soufflerie verticale spécifique dont la veine d'essai a une hauteur utile de deux mètres (chap. II). L'étude s'appuie sur une analyse bibliographique (chap. I) centrée sur les équations de la turbulence appliquées aux jets plans. L'analyse du comportement dans le cas isotherme (chap. III) s'intéresse principalement à l'influence du rapport de vitesse r et du nombre de Reynolds. Un raisonnement mené sur le choix des variables d'adimensionnement pour décrire le comportement du jet amène à proposer un adimensionnement global, à la fois pour l'évolution de la vitesse moyenne sur l'axe, pour l'expansion de l'épaisseur du jet et pour l'évolution des fluctuations rms de vitesse. On obtient ainsi un modèle de comportement généralisable aux différentes valeurs de r pour les jets en co-courant, avec au passage une méthode intéressante pour évaluer par ce biais des caractéristiques du cas limite du jet plan sans co-courant. Les données complètes et précises obtenues par fils croisés permettent, en fin de chapitre III, de mener une description et analyse des échelles caractéristiques de la turbulence. Il apparaît que les échelles intégrales sont cohérentes avec le modèle proposé pour l'expansion du jet et que les échelles de Kolmogorov s'en déduisent ensuite par un recours à un rapport universel, fonction du nombre de Reynolds local.

Thèse (D.Sc.)--Université du Québec à Chicoutimi, 1978. / Document électronique également accessible en format PDF. CaQCU

This thesis is dedicated to the study of the interaction between a gas jet and a liquid film on a moving surface. This flow configuration corresponds to the gas-jet wiping technique, which is widely used in the coating industry to reduce and control the thickness of a liquid film dragged by a moving substrate. For that purpose, a turbulent slot jet impinges on the liquid surface, involving a runback flow and consequently a lower coating thickness downstream wiping. The different process parameters (nozzle pressure, nozzle to substrate standoff distance, slot width, substrate speed) allow controlling the final film thickness. This metering technique is very common in coating processes, such as the application of gelatin layers on photographic films.<p><p>The first part of this thesis deals with the prediction of the mean jet wiping flow, i.e. the film thickness distribution in the wiping region. A lubrication model is developed for that purpose, which is simplified to a zero-dimensional model giving directly the final thickness<p><p>In the second part, the prediction of splashing occurrence in jet wiping is addressed. The splashing phenomenon in jet wiping is featured by the ejection of droplets from the runback flow, and it constitutes a physical limit to the process. An experimental investigation is conducted on a water model facility, and based on a phenomenological description, a dimensionless correlation in terms of film Reynolds number and jet Weber number is derived for splashing occurrence. The latter is perfectly well validated with observations on industrial lines.<p><p>The last part of this thesis is dedicated to the study of the unsteady phenomena occurring on the free surface of the liquid film downstream wiping. This phenomenon has never been understood nor characterized up to now. In the present research, undulation is investigated both theoretically and experimentally. Two model test facilities with dedicated measurement techniques have been designed and constructed. They allow performing parametric studies of the undulation characteristics (amplitude, wavelength, wave velocity), and analyzing the jet/film interaction.<p> / Doctorat en sciences appliquées / info:eu-repo/semantics/nonPublished

The present research is an experimental investigation of the atomization of a superheated pressurized liquid jet that is exposed to the ambient pressure due to a sudden depressurization. This phenomena is called flashing and occurs in several industrial environments.<p><p>Liquid flashing phenomena holds an interest in many areas of science and engineering. Typical examples one can mention: a) the accidental release of flammable and toxic pressure-liquefied gases in chemical and nuclear industry; the failure of a vessel or pipe in the form of a small hole results in the formation of a two-phase jet containing a mixture of liquid droplets and vapor, b) atomisation improvement in the fuel injector technology, c) flashing mechanism occurrence in expansion devices of refrigerator cycles etc. The interest in flashing events is especially true in the safety field where any unexpected event is undesirable. In case of an accident, flammable or toxic gas clouds are anticipated in close regions of the release because of the sudden phase change .Due to the non-equilibrium nature of the flow in these near field regions, conducting accurate data measurements for droplet size and velocity is a challenging task resulting in scarce data in the very close area.<p><p>This research has been carried out at the von Karman Institute (VKI) within the 5th framework of European Commission to fulfill the goal of understanding of source processes in flashing liquids in accidental releases. The program is carried out under name of FLIE (Flashing Liquids in Industrial Environments)(Contract no: EVG1-CT-2000-00025). The specific issues that are presented in this thesis study are the following:a) a comprehensive state of art of the jet break up patterns, spray characteristics and studies related to flashing phenomena; b)flashing jet breakup patterns and accurate characterization of the atomized jet such as droplet diameter size, velocity and temperature evolution through carefully designed laboratory-scale experiments; c) the influence of the initial storage conditions on the final atomized jet; d) a physical model on the droplet transformation and rapid evaporation in aerosol jets.<p><p>In order to characterize the atomization of the superheated liquid jet, laser-based optical techniques like Particle Image Velocimetry (PIV), Phase Doppler Anemometry (PDA) are used to obtain information for particle diameter and velocity evolution at various axial and radial distances. Moreover, a high-speed video photography presents the possibility to understand the break-up pattern changes of the simulating liquid namely R-134A jet in function of driving pressure, superheat and discharge nozzle characteristics. Global temperature measurements with an intrusive technique such as thermocouples, non-intrusive measurements with Infrared Thermography are performed. Cases for different initial pressures, temperatures, orifice diameters and length-to-diameter ratios are studied. The break-up patterns, the evolution of the mean droplet size, velocity, RMS, turbulence<p>intensity and temperature along the radial and axial directions are presented in function of initial parameters. Highly populated drop size and velocity count distributions are provided. Among the initial storage conditions, superheat effect is found to be very important in providing small droplets. A 1-D analytical rapid evaporation model is developed in order to explain the strong temperature decrease during the measurements. A sensitivity analysis of this model is provided.<p> / Doctorat en sciences appliquées / info:eu-repo/semantics/nonPublished