Influence du nombre d'entrée d'air

Lorsque l'on utilise la condition d'entrée mass flow inlet (flux d'air entrant), nous avons étudié la possibilité de faire entrer le flux par plusieurs entrées au lieu d'une seule afin de constater l'influence que cela peut avoir sur la vidange.

 

Géométries avec 1 et 3 entrées

Voici le résultat d'une simulation dans le cas à une entrée d'air (3 kg/s entrant) :

Les figures suivantes représentent l'évolution du débit ainsi que du pourcentage de volume de liquide restant dans le réservoir en fonction du temps pour les deux cas suivants : avec une seule entrée située au milieu pour tout le domaine et avec trois entrées (de la même taille) comme représentés sur les figures précédentes.

Les graphiques nous montrent que le nombre d'entrée n'a pas une importance majeure sur le temps de vidange puisque la courbe du volume restant ne change pas mais il joue quand même un rôle sur le déroulement du largage. En effet sur la courbe du débit de sortie on peut voir que l'air commence à sortir plus tôt dans le cas à une entrée (environ 0,2 seconde plus tôt que dans le cas à une entrée). Ensuite une fois que l'air commence à sortir le débit décroît moins vite en moyenne dans le cas à une entrée. Il y a donc des différences, pour mieux comprendre quels en sont les effets nous allons nous intéresser au ballottement.


Les animations nous permettent d'observer que diviser le flux d'air sur plusieurs entrées permet de diminuer le ballottement dans le réservoir. En effet comme on peut le voir sur les images suivantes, l'interface est plus stable avec plusieurs entrées d'air. Il s'agit de simulation où l'on injecte dans un cas 3 kg d'air par seconde dans la tuyère centrale (on voit trois tuyères sur les images mais seule la centrale fonctionne) et dans l'autre 1 kg d'air dans trois tuyères ce qui au total fait aussi 3 kg d'air par seconde. Tout les autres paramètres sont les mêmes pour les deux simulations.

  • Au bout 0,8 seconde, on voit que la forme de l'interface est plus plate dans le cas avec plusieurs entrées. Ceci est logique puisque le flux d'air est divisé en trois contrairement à l'autre cas ou il est concentré au centre du domaine.

 

A gauche 1 entrée d'air, à droite 3

  • A 1,6 seconde on voit nettement que l'interface, dans le cas à une entrée, est très déformée et on peut distinguer des "vagues" assez importantes. On retrouve encore une fois une interface plus plate en moyenne et surtout plus stable (moins de mouvement de liquide) avec plusieurs entrées.

 

A gauche 1 entrée d'air, à droite 3

  • Enfin à 2,6 secondes, on retrouve les vagues sur les cotés dans le cas à une entrée et la colonne de sortie d'air qui commence déjà à se former alors que l'interface est encore plate et la colonne pas mise en place dans le cas à plusieurs entrées.

 

A gauche 1 entrée d'air, à droite 3


Nous retrouvons ces constatations sur le ballottement à l'aide de la courbe représentant l'écart type de la hauteur de la surface libre en fonction du temps.

En effet, nous observons bien qu'avec trois entrées d'air l'amplitude des déformations est moins importante qu'avec une seule. On voit aussi que le grand pic correspondant au moment ou l'air sort du domaine arrive un peu plus tôt, ce qui confirme ce que l'on a pu dire précédemment. En conclusion, on peut dire que sur le strict point de vue physique on préférera le cas à plusieurs entrées d'air car cela permet d'avoir le même temps de vidange qu'un cas à une entrée et aussi moins de ballottement. La seule limite à ce cas peut être de l'ordre de la réalisation pratique avec les contraintes d'aménagement de l'avion et le coût plus élevé.