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Use of Faraday instabilities to enhance fuel pulverisation in air-blast atomisers

2009; Elsevier BV; Volume: 337; Issue: 6-7 Linguagem: Francês

10.1016/j.crme.2009.06.027

1873-7234

Madjid Boukra, Alain H. Cartellier, Éric Ducasse, Pierre Gajan, Marie Lalo, Thomas Noel, Alain Strzelecki,

Electrohydrodynamics and Fluid Dynamics

The atomization of liquids into a spray is an important process in many industrial applications and particularly in the aero-engine sector. Conventional air-blast injectors in aircraft engines today use aerodynamic shearing effects to atomize the liquid fuel. However, at operating conditions where the air velocity is below 30 m/s (such as ground start and high altitude restart) the atomization quality is poor. Consequently combustion is less efficient with high pollutant emissions. The objective of this study is to validate a new concept of injector which couples the shearing effects with the principle of ultrasonic atomization. The latter consists of using piezoelectric actuators to generate the oscillations of a wall in contact with the liquid film. This excitation perpendicular to the liquid film surface creates Faraday instabilities at the liquid/air interface. Amplitudes higher than a defined threshold value induce the break-up of ligaments and the formation of droplets. To cite this article: M. Boukra et al., C. R. Mecanique 337 (2009). La pulvérisation de liquide représente un processus utilisé dans de nombreuses applications industrielles et en particulier dans le domaine des moteurs aéronautiques. Les injecteurs aérodynamiques des turboréacteurs actuels utilisent le cisaillement d'air pour atomiser le carburant liquide. Cependant, dans certaines conditions telles que le ré-allumage en haute altitude, la vitesse de l'air, la pression et la température sont trop faibles pour permettre une bonne pulvérisation. L'objectif de cette recherche est de valider un nouveau concept d'injecteurs couplant les effets de cisaillement aérodynamique avec l'atomisation ultrasonique. Des actionneurs piézoélectriques génèrent l'oscillation d'une paroi en contact avec le film liquide. Cette excitation perpendiculaire à l'interface liquide/air crée des instabilités de Faraday à la surface du film. Des amplitudes d'excitations supérieurs à un seuil donné, provoquent la rupture de ligaments et la formation des gouttelettes. Pour citer cet article : M. Boukra et al., C. R. Mecanique 337 (2009).