Cette étude a été réalisée pour déterminer l’influence du déplacement de l’aiguille sur l’écoulement à l’intérieur d’un injecteur Diesel mono-trou. Pour y parvenir, un modèle numérique URANS a été utilisé, reproduisant la physique de l’écoulement, doté d’un maillage mobile permettant de modéliser le déplacement de l’aiguille. Ce modèle a été validé en s’appuyant en partie sur des résultats expérimentaux, mais aussi sur des critères inhérents au modèle URANS.

Ce modèle numérique permet de simuler un écoulement à différentes pressions d’injection, vitesses de levée d’aiguille et caractéristiques de fluide. Ainsi, ce modèle a été utilisé pour simuler un cycle d’ouverture et fermeture complet à pression d’injection constante. Il a été remarqué que les coefficients d’écoulement à la sortie atteignent rapidement un palier pour de faibles levées d’aiguille lors de l’ouverture, et restent constants pendant la fermeture jusqu’au moment où la levée d’aiguille devient faible. Cependant pour une même levée d’aiguille, les coefficients sont plus faibles lors de la fermeture que lors de l’ouverture.

Lors de la caractérisation du jet de carburant lors de l’entrée du sac, un phénomène d’hystérésis entre l’ouverture et la fermeture est confirmé, ce qui a une influence sur la zone du sac qui est étudiée par la suite à l’aide d’une méthode d’analyse des structures tourbillonnaires présentée dans ce mémoire. Cette méthode permet de caractériser les structures de manière qualitative, en déterminant leur taille, leur centre de rotation et le type de structure (primaire ou secondaire), mais aussi de manière quantitative, en déterminant la vitesse et le sens de rotation de ces dernières. L’utilisation de cette méthode sur le sac de l’injecteur permet de confirmer le phénomène d’hystérésis entre l’ouverture et la fermeture et de mettre en avant le décollement du jet issu du siège.

This study was done to determine the influence of the needle displacement on the flow in a mono-hole Diesel injector. A simulation of an injection cycle was done with a numerical model. This model reproduces the physics of the flow, using URANS equations and a moving mesh that recreates the needle displacement. It was validated against experimental results, and with other criterion based on URANS modeling.

With this model, it’s possible to simulate a flow with different injection pressure, needle lift speed and fluid characteristics. A complete injection cycle was simulated using this model, with a constant injection pressure and needle speed. Flow coefficients are low for low lift, but they remain almost constant at high lift, although for the same lift, they are lower during the closing phase than during the opening phase.

An hysteresis phenomenon was discovered when studying the jet in the sac volume entrance, which in turn modifies the sac volume’s flow. The flow in the sac volume was then studied with a characterization method of vortex structures, which was developed in this thesis. Using this novel method gives us some vortex characterisation sush as vortex size, center of rotation, type (primary or secondary), and the rotation speed. The analysis of the sac volume flow with this method confirms the hysteresis discovered earlier.