Étude comparative de l'écoulement d'un fluide viscoplastique dans une maquette de malaxeurs pour bétons : PIV, IRM et simulation numérique

• Auteur / Autrice : Philippe Poullain
• Direction : Louis Doubliez, Philippe Coussot
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie des procédés
• Date : Soutenance en 2003
• Etablissement(s) : Nantes
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale mécanique, thermique et génie civil (Nantes)
• Partenaire(s) de recherche : autre partenaire : École polytechnique de l'Université de Nantes

Mots clés

Mots clés contrôlés

Malaxeurs et mélangeurs

Simulation par ordinateur

Béton

Résumé

Le malaxage est une étape clé dans la production du béton, qui a été peu étudiée jusquà présent. Des études antérieures ont montré l'influence des paramètres de malaxage et l'importance de la phase finale durant laquelle la puissance d'entraînement des pales ne varie plus. Il est apparu que celle-ci peut être décrite comme l'écoulement laminaire d'un fluide viscoplastique. Cette étude se propose d'identifier les paramètres régissant ce type d'écoulement. Les champs de vitesse ont été mesurés par PIV et IRM (technique 3D originale développée spécialement pour ce travail) sur une maquette simplifiée de malaxeur et avec des fluides modèles viscoplastiques. Les résultats ont été comparés à la simulation par un code de calcul industriel. Le code de calcul validé a ensuite été utilisé pour simuler l'écoulement dans des conditions d'agitation variées. Ceci nous a permis de ontrer l'influence première du nombre de Bingham sur ce type d'écoulement et l'influence secondaire du nombre de Reynolds.

Mixing is a crucial step of concrete production, which has been studied a little until now. Studies have already been carried out to determine the influence of mixing parameters. It seems that the cement destruction and spreading occurs during the last phase of mixing which can be described as the laminar flow of a viscoplastic fluid in a vessel. This study aims at identifying the parameters acting on such a flow in a concrete mixer model, using viscoplastic single phase fluids. Several means of measurement have been used : PIV and NMR velocimetry. The experimental results have then been compared to those calculated using a CFD software. This comparison has shown that CFD is able to calculate the flow of viscoplastic fluids. Then, CFD has been used to simulate the flow of viscoplastic fluids for various mixing conditions. It was then shown that Bingham number has a great influence on the flow and that Reynolds number as a secondary role.