Academic literature on the topic 'CVD injection liquide'

Ce travail a été mené dans le cadre du projet européen SQUARE qui vise à démontrer des fonctionnalités dans le domaine des technologies quantiques au moyen de matériaux oxydes dopés terre-rare. L’ambition de cette thèse est d'établir les premières briques élémentaires permettant d'envisager le développement futur d'ordinateurs et de mémoires quantiques ainsi que la mise à l'échelle de ces composants. Dans ce cadre, des temps de cohérence optique, c’est-à-dire des durées pendant lesquelles l’information quantique est maintenue, les plus longs possibles sont visés. En particulier, je me suis intéressé à une matrice d’oxyde d’yttrium (Y2O3) dopée par des ions europium (Eu3+) sous forme de couches minces sur silicium. La technique de synthèse qui a été développée est le dépôt chimique en phase vapeur avec injection liquide directe (DLI-CVD) qui autorise une grande souplesse dans la composition et la mise en œuvre. Les conditions de dépôt ont été optimisées afin de permettre la production de couches minces polycristallines de très bonne pureté et qualité cristalline, conduisant à des solutions solides d’(Y(1-x)Eux)2 dans une large gamme de dopage. Les propriétés optiques des ions de terre rare dans cette matrice ont été étudiées par spectroscopie à haute résolution. Pour des dopages de 2 % en Eu, des largeurs inhomogènes de près de 20 GHz et des largeurs homogènes mesurées par la technique de creusement de trou spectral de 10 MHz, ont pu être démontrées ce qui est à notre connaissance les plus faibles obtenues pour des couches minces sub-micrométriques. Ces valeurs restent néanmoins supérieures à celles rapportées pour des matériaux de composition équivalente sous forme de cristaux massifs ou de nanoparticules. Malgré les bénéfices apportés par cette plateforme en couche mince, des défauts spécifiques induisant de la décohérence existent donc et il sera nécessaire de les identifier et de réduire leur présence. Ce travail a permis d’ouvrir des perspectives très intéressantes en vue de l’utilisation de ces matériaux pour la réalisation de structures hybrides ou de résonateurs optiques pour les communications ou le traitement de l’information quantique<br>This work was carried out within the framework of the European SQUARE project, which aims to demonstrate functionalities in the field of quantum technologies using doped earth-rare oxide materials. The ambition of this thesis is to establish the first building blocks for the future development of quantum computers and memories as well as the scaling up of these components. In this context, the longest possible optical coherence times, i.e. the time during which quantum information is maintained, are targeted. I worked more specifically on the yttrium oxide (Y2O3) matrix doped with europium ions (Eu3+) in the form of thin filmson silicon. The synthesis technique developed is direct liquid injection chemical vapour deposition (DLI-CVD), which allows great flexibility in composition and processing. The deposition conditions have been optimised to allow the production of polycrystalline thin films of very good purity and crystal quality, leading to solid solutions of (Y(1-x)Eux)2 in a wide range of doping. The optical properties of the rare earth ions in this matrix were studied by high resolution spectroscopy. For doping of 2% Eu, inhomogeneous linewidths of nearly 20 GHz and homogeneous linewidths, measured by the spectral hole burning technique, of 10 MHz, could be demonstrated, which are to our knowledge the lowest obtained for sub-micrometer thin films. These values are nevertheless higher than those reported for materials of equivalent composition in the form of bulk crystals or nanoparticles. Despite the benefits of this thin film platform, specific decoherence-inducing defects exist, and it will be necessary to identify and reduce their presence. This work paves the wayfor very interesting prospects for the use of these materials in hybrid structures or optical resonators for communications or quantum information processing

Cette thèse présente la Simulation des Grandes Echelles (LES) de l’injection, de la pulvérisation et de la cavitation dans un injecteur pour les applications liées aux moteurs à combustion interne. Pour la modélisation de l’atomisation, on utilise le modèle ELSA (Eulerian Lagrangian Spray Atomization). Le modèle résout la fraction volumique du combustible liquide ainsi que la densité de surface d’interface liquide-gaz pour décrire le processus complet d’atomisation. Dans cette thèse, l’écoulement à l’intérieur de l’injecteur est également pris en compte pour une étude ultérieure de l’atomisation. L’étude présente l’application du modèle ELSA à un injecteur Diesel typique, à la fois dans le contexte de RANS et de LES.Le modèle est validé à l’aide de données expérimentales disponibles dans Engine Combustion Network (ECN). Le modèle ELSA, qui est normalement conçu pour les interfaces diffuses (non résolues), lorsque l’emplacement exact de l’interface liquide-gaz n’est pas pris en compte, est étendu pour fonctionner avec une formulation de type Volume of Fluid (VOF) de flux à deux phases, où l’interface est explicitement résolu. Le couplage est réalisé à l’aide de critères IRQ (Interface Resolution Quality), qui prennent en compte à la fois la courbure de l’interface et la quantité modélisée de la surface de l’interface. Le modèle ELSA est développé en premier lieu en considérant les deux phases comme incompressibles. L’extension à la phase compressible est également brièvement étudiée dans cette thèse. Il en résulte une formulation ELSA compressible qui prend en compte la densité variable de chaque phase. En collaboration avec l’Imperial College de Londres, la formulation de la fonction de densité de probabilité (PDF) avec les champs stochastiques est également explorée afin d’étudier l’atomisation. Dans les systèmes d’injection de carburant modernes, la pression locale à l’intérieur de l’injecteur tombe souvent en dessous de la pression de saturation en vapeur du carburant, ce qui entraîne une cavitation. La cavitation affecte le flux externe et la formulation du spray. Ainsi, une procédure est nécessaire pour étudier le changement de phase ainsi que la formulation du jet en utilisant une configuration numérique unique et cohérente. Une méthode qui couple le changement de phase à l’intérieur de l’injecteur à la pulvérisation externe du jet est développée dans cette thèse. Ceci est réalisé en utilisant le volume de formulation de fluide où l’interface est considérée entre le liquide et le gaz; le gaz est composé à la fois de vapeur et d’airambiant non condensable<br>This thesis presents Large Eddy Simulation (LES) of fuel injection, atomization and cavitation inside the fuel injector for applications related to internal combustion engines. For atomization modeling, Eulerian Lagrangian Spray Atomization (ELSA) model is used. The model solves for volume fraction of liquid fuel as well as liquid-gas interface surface density to describe the complete atomization process. In this thesis, flow inside the injector is also considered for subsequent study of atomization. The study presents the application of ELSA model to a typical diesel injector, both in the context of RANS and LES. The model is validated with the help of experimental data available from Engine Combustion Network (ECN). The ELSA model which is normally designed for diffused (unresolved) interfaces, where the exact location of the liquid-gas interface is not considered, is extended to work with Volume of Fluid (VOF) type formulation of two phase flow, where interface is explicitly resolved. The coupling is achieved with the help of Interface Resolution Quality (IRQ) criteria, that takes into account both the interface curvature and modeled amount of interface surface. ELSA model is developed first considering both phases as incompressible, the extension to compressible phase is also briefly studied in this thesis, resulting in compressible ELSA formulation that takes into account varying density in each phase. In collaboration with Imperial College London, the Probability Density Function (PDF) formulation with Stochastic Fields is also explored to study atomization. In modern fuel injection systems, quite oftenthe local pressure inside the injector falls below the vapor saturation pressure of the fuel, resulting in cavitation. Cavitation effects the external flow and spray formulation. Thus, a procedure is required to study the phase change as well as jet formulation using a single and consistent numerical setup. A method is developed in this thesis that couples the phase change inside the injector to the external jet atomization. This is achieved using the volume of fluid formulation where the interface is considered between liquid and gas; gas consists of both the vapor and non condensible ambient air

Cette thèse est une entreprise commune de VINCI Technologies et du laboratoire CNRS CORIA. De nombreux injecteurs comportent une zone de mélange interne dans laquelle les phases liquides et gazeuses sont toutes deux présentes dans une proportion significative. Par conséquent, cette zone appartient à la catégorie des écoulements diphasiques denses. Pour simuler la dispersion du liquide et caractériser le spray de ces injecteurs, des modèles appropriés sont nécessaires. Les points clés de cette approche sont la dispersion du liquide qui peut être associé au flux liquide turbulent et la quantité de surface liquide-gaz. En particulier, ce manuscrit rapporte, d’une part le développement théorique des modèles de la famille ELSA et, d’autre part, les approximations industrielles correspondantes. Le solveur proposé bascule dynamiquement du spray ICM au spray de sous- maille, à travers le concept ELSA et grâce à l’indicateur basé sur la résolution (IRQ). D’autre part, une fois la zone diluée se forme, l’approche ELSA est couplée à la méthode d’écoulement multiphase, qui vise à déterminer la distribution du spray à l’aide de l’équation WBE. Cette dernière équation est résolue avec une méthode hybride Euler-Lagrange. Le but est de résoudre l’équation WBE avec une approche stochastique Lagrangienne, tout en préservant la compatibilité avec la description Eulerienne de l’écoulement diphasique, basée sur ELSA, pour tirer parti des deux approches. Finalement, ces approches développées ont été utilisées pour des applications industrielles montrant leur robustesse et leur capacité à aider dans le processus de développement de nouveaux injecteurs<br>This PhD is a joint venture between VINCI Technologies and the CNRS Laboratory CORIA. For its application, VINCI Technologies, developed mainly oil-related equipments and in particular injection/atomization systems. Some of these injectors are characterized by a very big geometrical dimensions (several meters long), that leads to very high Reynolds and Weber number. In addition, many injectors incorporate an internal mixing zone, in which liquid and gas phases are both present in a significant proportion. Consequently, this zone belongs to the dense two-phase flow category. To simulate the liquid dispersion and to characterize the spray formation special from these injectors, appropriate models are required. On its side, the CORIA team, has developed a suitable approach, so-called ELSA, based on the pioneering work of Borghi and Vallet [1, 2]. Key points of this approach are the liquid dispersion that can be associated to the turbulent liquid flux and the amount of liquid-gas surface that can be used to determine eventually the Sauter mean diameter (SMD) of the spray. During this PhD, the applications proposed by V INCI Technologies, have promoted a review of a large part of the multiphase flow approaches to find the more appropriate for each case. This has been the opportunity to clarify the range of application of each approach, and therefore stress the necessity to develop coupled approaches, in order to cover the proposed application in the most suitable way. In particular, this manuscript reports, in one hand, the theoretical development of the ELSA family models, and on the other hand, the corresponding industrial approximations. Since ELSA approaches are originally developed for RANS simulation of the dense zone, it has been extended to LES description. The link of this approach to the DNS¡ ICM approach, has been studied with a special care. The resulting proposed solver, switches dynamically from ICM to subgrid spray, through the ELSA concept, and thanks to resolution based indicator (IRQ). On the opposite side, once the dispersed spray is formed, the ELSA approach is coupled to multiphase flow method, that aims to determine the spray distribution through the WBE equation. This later equation, is solved with an original hybrid Euler-Lagrange method. The purpose is to solve the WBE equation with a Lagrange stochastic approach, and at the same time, preserving the compatibility to the Euler description of two-phase flow, based on ELSA, to benefit from both approaches. This coupled approach has been tested against academic experimental data coming from ECN research initiative, a combined DNS and experimental measurement of dispersed spray on a Diesel jet, and under an air-blast atomizer numerical test case, for which the mean liquid volume fraction has been measured. Eventually, these developed approaches have been applied to industrial application showing there robustness and their capacity to help in the process of design development of new injectors

Many engineering devices have dynamic components and hence, their computational models are no longer fixed in space and time. In these cases, dynamic mesh method is often applied to analyze their motion or unsteady fluid dynamics around/inside them. This study deals with the engineering application of CFD particularly using dynamic mesh methods to simulate firstly the compressible transient flow in a needle-less liquid jet injector for biomedical application and secondly, the performance of a diaphragm-less shock tube design for investigation of high-speed compressible gas dynamics. The CFD software OpenFOAM® is used as the main research tool to carry out this study. For the first application, the dynamic behavior of the liquid jet is approximated using multi-phase compressible immiscible fluids LES solver together with the Volume-of-Fluid (VOF) method for the interface capturing. The liquid retained in the injector chamber is impacted by the moving grid boundary to mimic the injector piston driven by the driver air pressure; and the high speed liquid jet is emitted to atmosphere region though a nozzle. Numerical results are validated and discussed by comparing with experimental measurements. Performance plots as a function of various injector parameters are constructed and explained. The second application concerns with the diaphragm-less shock tube design which consists of an outer tube contained with high pressure and an inner one with low pressure. A particular design of diaphragm-less shock tube utilizes a rapid opening sleeve to mimic the rupture of a diaphragm which is traditionally used to separate the two pressure region. Applying CFD with dynamic mesh to the sleeve motion contributes to the analysis of the process of shock wave generation in this device and the shock tube parameters such as opening time of the sleeve for reliable performance. It is proven in this work that the numerical CFD models with dynamic mesh can accurately predict the performance of both engineering devices and provide a useful tool to analyze which parameters most significantly impact the performances.