Des mesures par LDA ont aussi été effectuées lors des essais précédents avec les deux configurations étudiées (4b/300ms et 2,5/800ms). L’utilisation de cette méthode permet d’obtenir lors d’un essai, en un point de l’écoulement, les variations temporelles de deux composantes de la vitesse de l’écoulement : notées u pour la composante horizontale et v pour la composante verticale. La Figure 84 représente un exemple de signal obtenu lors d’un test réalisé dans les conditions d’injection 4b/300ms. De fortes fluctuations sont observées directement après la fin de l’injection, pendant une durée d’environ 300ms. Par la suite ces fluctuations sont plus modérées et tendent vers une valeur nulle pour chacune des deux composantes étudiées.
On observe aussi moins de données obtenues pendant cette période de fortes fluctuations (𝑡 < 300𝑚𝑠), entraînant ainsi une plus faible résolution temporelle du signal obtenu. Cette faible résolution est due au critère choisi pour les mesures LDA, la plage de mesures identifiables est fixée à environ +/-1,2 m/s. Ainsi, les particules étant détectées avec une vitesse hors de cette plage ne seront pas validées. Or, à la fin de l’injection, il est possible que des particules aient une telle vitesse et ne soient tout de même pas validées. Ceci explique donc la plus faible résolution temporelle obtenue en début d’enregistrement. Une augmentation de la plage de validité de la vitesse des particules entraînant l’apparition d’un bruit plus important dans les mesures effectuées après cette phase de forte fluctuation, il a été décidé de garder ce critère pour la suite. En effet, nous souhaitons connaître le niveau de turbulence au moment de l’inflammation du mélange. Or cette inflammation aura lieu lorsque le mélange est globalement homogène en termes de concentration : ainsi, les données de turbulence juste après la fin de
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l’injection nous sont moins importantes pour cette étude que celles obtenues pour un délai plus important.
Figure 84: Evolution de la vitesse instantanée obtenue par LDA
A partir des signaux bruts obtenus et à partir des différents tests effectués, les fluctuations de vitesse de chaque composante ont été déterminées. La Figure 85 représente l’évolution de ces dernières pour les deux configurations étudiées. Une décroissance globale des fluctuations est observée pour chaque composante et chaque configuration expérimentale. Les fluctuations obtenues avec la configuration 4b/300ms sont une nouvelle fois supérieures à celles obtenues avec une injection à 2,5b/800ms. Une plus grande disparité des résultats est observée en comparaison avec les résultats de PIV présentés précédemment. Cette disparité est peut-être due à la méthodologie utilisée, et au choix de l’intervalle de temps Δt considéré.
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L’évolution de l’intensité de la turbulence, déduite de la figure précédente, est représentée sur la Figure 86. Une décroissance de la turbulence est une nouvelle fois observée après la fin de l’injection. Comme pour les résultats obtenus par PIV, l’intensité de la turbulence obtenue avec la configuration 4b/300ms est plus importante. De plus, cette intensité décroît plus rapidement que pour la configuration correspondant à une injection à 2,5b/800ms, en accord avec les résultats obtenus par PIV. Après un délai d'environ 1s après la fin de l’injection, les intensités obtenues avec les deux configurations sont proches.
Figure 86: Evolution de l'intensité de la turbulence obtenue par LDA
III.3.3) CONCLUSIONS
Dans cette partie, la turbulence a été étudiée à l’aide de deux techniques optiques complémentaires : la PIV et le LDA. A partir de ces données, l’évolution de l’intensité de la turbulence après la fin de l’injection a été déterminée. La Figure 87 représente l’évolution de l’intensité de la turbulence obtenue avec ces deux méthodes pour les deux configurations d’injection étudiées. A partir de 𝑡 = 600𝑚𝑠, les données obtenues sont semblables avec les deux méthodes pour les deux configurations expérimentales étudiées. Pour l’injection à 2,5b/800ms, les données sont proches également juste après la fin de l’injection. Cependant, pour une injection à 4b/300ms, pour 𝑡 < 600𝑚𝑠, une forte différence entre les données obtenues par LDA et par PIV est observée, les données par LDA étant bien inférieures. Comme nous l’avons précédemment remarqué, cette différence s’explique par la plage de vitesse acceptable par le LDA que nous avons fixée. Cette plage ne permet pas d’enregistrer des particules ayant une vitesse supérieure à 1,2m/s. Ainsi, pour ce délai moins de particules sont enregistrées, et les particules enregistrées sont celles ayant une vitesse plus faible. L’intensité de la turbulence est alors dans ce cas sous-estimée.
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Figure 87: Comparaison des intensités de la turbulence obtenues par PIV et par LDA
Les résultats de turbulence obtenus dans cette partie correspondent à des essais réalisés
avec une faible quantité de poussières injectée (30 − 40 𝑔 𝑚⁄ 3), comparée à la quantité injectée
lors des essais avec inflammation (voir partie C), afin d’obtenir des résultats de PIV exploitables. Ainsi, la question de l’influence de la quantité de poussières injectée sur la décroissance de la turbulence dans notre prototype se pose. Des auteurs ont déjà évalué cette influence au sein de la sphère de 20L (Dahoe et al., 2001b; Skjold, 2003), montrant une faible influence de la présence de particules sur la décroissance de la turbulence. Cependant, avec le système d’injection utilisé ici, le phénomène même de mise en suspension peut être modifié par la présence des particules. En effet, lors de l’injection une quantité importante de poudre passe au travers d’orifices de faibles diamètres (2 mm). Ainsi le mécanisme de mise en suspension peut être influencé par la quantité de poudre injectée.