Contrôle de la fragmentation des jets liquides issus d'un disque tournant
Institution:
Paris, CNAMDisciplines:
Directors:
Abstract EN:
On a new generator of controlled aerosols, based on the fragmentation of the jets resulting from a disc in rotation, which we developed and automated, two models were developed and automated, two models were developed in order to determine the trajectory of the jets and the exact conditions of their break-up. The first model determines the trajectory of the jets with good precision thanks to the introduction of an ampirical law predicting the aerodynamic force of trail. The second model, approaching the jet by a succession of cylindrical sections, makes it possible to show that the disturbance which spreads and develops along the jet is a purely progressive wave advancing with a speed equal to the sum of the velocity of the flow and the celirity of capillary waves in a rest liquind. Thus, it is possible to predict the distances of natural and forced break-up, the most-unstable frequency, the zone in which the break-up of a jet induce an aerosol monodispersed without satellite and the size of the drops according to the physical properties of the liquid to be dispersed. The study also showed that, in the case of the smooth dics, the jets turn slower than the disc. When the dics present regularly distributed teeth at its periphery, we observe, according to the relative size of teeth and jets, or a periodic disturbance of the jets created by the jets crossing over the teeth. This disturbance constitutes a source of vibration, which controls the break-up in a similar way when starting the vibration of the disc by using a piezoelectric cell. The kinematics and granulometrics measurements were realised by using the photographs of the flow and a specific numerical granulometer presented in the document
Abstract FR:
Sur un nouveau générateur d'aérosols contrôlés, basé sur la fragmentation des jets issus d'un disue en rotation, que nous avons mis au point et automatisé, deux modèles ont été développés afin de déterminer la trajectoire des jets et les conditions exactes de leurs fragmentations. Le premier modèle détermine avec une bonne précision la trajectoire des jets grâce à l'introduction d'une loi empirique prédisant la force de traînée aérodynnamique. Le deuxiéme modèle, approchant le jet par une succession de tronçons cylindriques, permet de montrer que la perturbation qui se propage et s'amplifie le long du jet est une onde purement progressive avançant à une vitesse qui égale la somme de la vitesse de l'écoulement et la célérité des ondes dans un liquide au repos. Il est alors possible de prédire les distances de fragmentation d'un jet donne lieu à un aérosol monodisperse sans satellite et la taille des gouttes en fonction des propriétés physiques du liquide à disperser. L'étude a également montré que, dans le cas des disques lisse, les jets tournent plus lentement que le disque. Lorsque les disques présentant des dents régulièrement réparties à la périphérie, on observe, selon la taille relative des dents et des jets sur les dents. Cette perturbation constitue une source de vibration, qui contrôle la fragmentation de façon analogue à la mise en vibration du disque par une cellule piézoélectrique. Les mesures cinématiques et granulométriques ont été réalisées à l'aide de photographies de l'écoulement et granulomètre numérique spécifique présenté dans le document.