Laboratoire de Mécanique des Fluides et d'Acoustique - UMR 5509

LMFA - UMR 5509
Laboratoire de Mécanique des Fluides et d’Acoustique
Lyon
France


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Cavitation

Dans les moteurs diesel, le carburant est injecté dans la chambre de combustion sous forme de fines gouttelettes. Des caractéristiques du spray ainsi formé dépendent les performances du moteur en termes de consommation et d’émission polluantes. Dans les injecteurs, le carburant est porté à des pressions très importantes pouvant dépasser 2000 bar et est fortement accéléré au travers des orifices de la buse dont le diamètre est typiquement compris entre 80 et 150 µm. Les chutes de pression associées sont telles qu’elles entrainent fréquemment le déclenchement de cavitation [1].

Images simultanées de l’écoulement interne et du jet liquide. En haut, dans la buse, la cavitation et les bulles d’air apparaissent en noir et le liquide en clair. En bas, c’est le jet liquide et le spray qui apparaissent en noir. Le léger décentrement de l’orifice induit un développement asymétrique des poches de cavitation et du spray.

La cavitation limite le débit dans les injecteurs mais elle présente aussi l’avantage de limiter leur encrassement, problème majeur auquel doivent faire face les équipementiers et dont l’importance grandit avec la réduction des tailles de trou et l’augmentation de la part de bio-carburants. De plus, la cavitation semble pouvoir, dans certain régime, favoriser l’atomisation du jet liquide. L’existence de cette influence de la cavitation sur la formation du spray fait aujourd’hui l’objet d’un consensus mais elle reste mal comprise.
Les injecteurs sont métalliques, donc opaques. Les méthodes d’investigation optiques, précises et non-intrusives, ne peuvent donc être appliquées que dans des buses d’injection modèles, transparentes. De telles buses ont été développées au laboratoire dans les années 2000. Les progrès réalisés dans la réalisation de ces buses et sur les techniques optiques employées nous permettent aujourd’hui du visualiser l’écoulement dans des orifices de tailles proches de celles rencontrées dans les injecteurs de séries, et d’étudier l’influence de certains paramètres sur le déclenchement et le développement de la cavitation.


[1La cavitation est un changement de phase (passage du liquide à la vapeur) sous l’effet d’une dépression