3.4 ETUDE DE LA VITESSE DES GOUTTES EN CONDITIONS DE REFERENCE
3.4.3 Vitesse des gouttes pour les essais en configuration 2
Dans la configuration où le tube est en matériau inox et affleurant à une paroi, nous avons réalisé des mesures de vitesse des gouttes pour des essais avec des visualisations par ombroscopie. Comme nous n’avons pas accès à une visualisation à l’intérieur de l’injecteur nous ne pouvons pas examiner des statistiques conditionnelles aux régimes d’écoulement dans l’injecteur. Nous avons néanmoins accès à des champs de mesure plus larges.
Les conditions difficiles d’accès à la mesure ne nous ont pas permis d’analyser le champ des niveaux de gris moyens et donc la morphologie moyenne du spray pour les essais dans la configuration 2. En effet, des reflets liés à présence de la paroi sont présents et varient au cours de l’enregistrement avec les mouvements macroscopiques des frontières du spray. Ceci rend particulièrement délicat l’analyse fine des images. C’est pourquoi seuls des résultats sur les champs de vitesse sont présentés pour cette configuration.
Analyse du champ de vitesse moyenne obtenue par ombroscopie en champ proche
Les valeurs du paramètre Rp pour les essais 5 et 6 sont respectivement de 3,1 et 10,0. Pour ces essais, les champs de vitesse ont été obtenus, comme pour les essais précédemment présentés à partir d’une visualisation par ombroscopie de la phase liquide. Le taux de validation des vitesses de l’essai 5 est important et suffisant pour assurer la convergence de la moyenne, nous allons donc analyser ces mesures. Par contre, le taux de validation des mesures de vitesse dans l’essai 6 est très faible. Cet essai réalisé à fort Rp donne lieu, en effet, à des vitesses trop importantes pour que la mesure soit robuste à partir de nos enregistrements à 1kHz. Les taux de validation des vecteurs et l’ensemble des données de l’essai 6, à caractère exploratoire important pour l’IRSN, sont conservés en annexe 6.5.
La Figure 3-33 présente les champs des composantes U et V de la vitesse moyenne des gouttes pour l’essai 5. A première vue, ces champs ne sont pas fondamentalement différents de ceux observés dans la configuration 1, sans paroi et pour un tube en verre, par exemple dans l’essai 1 qui a un paramètre Rp comparable (Figure 3-12). On relève la même expansion initiale très importante avec, de la même manière, une accélération qui génère des vitesses très supérieures à la vitesse débitante à l’injection. De plus, ces mesures donnent accès à des informations pour des distances à l’axe allant jusqu’à x/D=45, presque le double que les mesures précédentes. On observe notamment que le long de l’axe, au-delà de x/D = 25 l’accélération ne se poursuit pas, la vitesse longitudinale atteint en effet un plateau avant de décroitre très lentement. Cela confirme le résultat déjà observé en configuration 1.
Des profils transverses des deux composantes de vitesse sont également reportés en annexe 6.5 pour conserver des données quantitatives plus précises.
Une comparaison des profils longitudinaux de la largeur L0,8 et de la vitesse sur l’axe U(y=0) obtenus dans les essais 1 à 5 permet d’avancer une idée un peu plus générale sur l’effet de la configuration 2 sur le développement des vitesses du spray. La Figure 3-34 présente les évolutions des largeurs L0,8(x/D) normalisées par D. Si l’expansion initiale du spray 5 est semblable à celles des autres sprays de Rp proches, on constate qu’au-delà de x/D = 25 l’expansion s’infléchit puisque la largeur devient quasi constante, voire diminue. Cela semble en accord avec l’évolution longitudinale de la vitesse sur l’axe reportée sur la Figure 3-35. Alors que la surchauffe de l’essai 5 est un peu moindre que celle des essais 1 et 2, on observe une accélération légèrement plus forte sur l’axe puisque les vitesses maximales y sont supérieures à celles observées dans les essais 1 et 2. Il n’est pas possible cependant de dire quel élément du changement de configuration – présence de la paroi ou changement du matériau du tube – est à l’origine de ce développement différencié. La paroi affleurante peut modifier la topologie de l’écoulement, le changement de matériau de l’injecteur peut influer sur la nucléation des bulles de vapeur et ainsi changer la taille et la vitesse de croissance des poches et gaz. Un changement des tailles de gouttes générées, lié au changement de matériau de l’injecteur, peut également contribuer aux différences observées.
Il nous apparait cependant que les effets de la présence et du changement de matériaux restent faibles et comparable à l’effet de la variabilité du taux de présence des différents régimes d’écoulement diphasique au sein de l’injecteur.
Figure 3-34 : Evolution longitudinale de L0,8/D pour les essais 1 à 5.
4 ETUDE DE L’INFLUENCE DE LA VARIATION
DES CONDITIONS THERMODYNAMIQUES
SUR L’ATOMISATION FLASH
Les conditions dites ITER-like ont été définies au chapitre 1 (et aussi 3). Cependant ces conditions nominales et accidentelles de référence pourraient être amenées à évoluer au fur et à mesure de l’avancement de la conception de l’installation de recherche. Il est donc nécessaire d’évaluer l’influence des conditions régissant l’ICE, telles que la température de l’eau du circuit de refroidissement des parois du tokamak, le débit massique d’eau de la brèche et la pression de la chambre à vide.