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Thèse présentée à

INSA de Rouen Normandie

Physique et Energétique

Par

Chanisa KANJANASAKUL

Soutenue le 27 novembre 2017

Analysis of the optical properties of droplets of different fluids in high-pressure environments by rainbow optical diagnostic
Jury

Rapporteur
Mme Grazia LAMANNA, Directeur de Recherche, Institut für Thermodynamik der Luft- and Raumfahrt, Germany
M. Jeroen VAN BEECK, Professeur, Von Karman Institute for Fluid dynamics, Belgium

Examinateur
Mme Christine MOUNAIM ROUSSELLE, Professeur, PRISME/Polytech’Orléans
M. Guillaume RIBERT Maître de Conférences, INSA Rouen Normandie - CORIA

Directeur de thèse
M. Frédéric GRISCH, Professeur, INSA Rouen Normandie - CORIA

Codirecteur de thèse
M. Gérard GRÉHAN, Directeur de Recherche CNRS, UMR 6614 - CORIA

Analyse des propriétés optiques de gouttes de différents fluides dans un environnement gazeux haute pression par réfractométrie d’arc-en-ciel

La caractérisation des propriétés optiques de gouttes de combustible aux alentours de la pression critique est un défi. L’objectif de la thèse est de mesurer la taille et l’indice de réfraction de fluides dans des conditions de pression élevée proche du point critique. A cet effet, une installation expérimentale d’injection de gouttes à haute pression a été conçue. La réfractométrie d’arc-en-ciel a été développée et adaptée pour travailler d’abord sur des gouttelettes d’eau et d’éthanol dans le domaine de pression 1 - 40 bar. Des évolutions de leur indice de réfraction avec la pression ont été obtenues. Pour les mesures se rapprochant d’un fluide proche du point critique, l’éthane a été sélectionné car son point critique est à 48,7 bar et 32,2°C. Des mesures de réfraction d’index sur des gouttes liquides d’éthane ont ensuite été réalisées dans le domaine 40 - 46 bar et 18 - 25°C. Une mesure de l’indice de réfraction de gouttes d’éthane donne alors une valeur de 1,255 ± 0.002.

Analysis of the optical properties of droplets of different fluids in high-pressure environments by rainbow optical diagnostic

The characterization of the optical properties of fuel drops around the critical pressure is a challenge. The aim of the thesis is to measure the size and the refractive index of fluids under high pressure conditions close to the critical point. For this purpose, an experimental installation of injection of high-pressure drops has been designed. Rainbow refractometry has been developed and adapted to work first on water and ethanol droplets in the pressure range 1 - 40 bar. Evolutions of their index of refraction with the pressure were obtained. For measurements approaching a fluid near the critical point, ethane was selected because its critical point is 48.7 bar and 32.2 ° C. Index refractive measurements on liquid drops of ethane were then carried out in the range 40 - 46 bar and 18 - 25 ° C. A measurement of the refractive index of ethane drops then gives a value of 1.255 ± 0.002

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