Étude expérimentale et numérique des phénomènes à l'interface d'une poche de gaz immobilisée au sein d'un écoulement permanent de liquide

Experimental and numerical studies of the interfacial phenomena in the case of a gas pocket immobilized and immersed in a steady liquid flow

• Auteur / Autrice : Assen Vassilev
• Direction : Hamda Ben Hadid
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mécanique des fluides
• Date : Soutenance en 2006
• Etablissement(s) : Lyon 1

Mots clés

Mots clés contrôlés

Mécanique des fluides

Ondes -- Propagation

Transfert de masse

Résumé

Les phénomènes interfaciaux au sein d'une poche de gaz, immobilisée et soumise à un écoulement liquide permanent sont étudiés par voies expérimentale et numérique. L’approche expérimentale concerne trois longueurs de la poche et des régimes d’écoulement laminaires et turbulents. Deux régions interfaciales sont identifiées : le front et le corps. Ce dernier correspond à la partie plane de l’interface et se divise en trois zones. Il est le siège de deux types d’ondes : ondes progressives et ondes figées dont la nature est expliquée par la théorie des ondes en eaux profondes. Un modèle théorique décrivant le transfert de masse, observé à travers l'interface, est développé. Les résultats de l’approche numérique reproduisent correctement la forme globale de la poche et du front. En revanche, ils ne prédisent l’existence que d'une seule zone interfaciale, siège d'ondes progressives dont la longueur d'onde correspond à la longueur caractéristique des recirculations au sein de la poche

The phenomena at gas-liquid interface are studied experimentally and numerically. In the experimental part, a gas pocket is immobilized and immerged in a steady liquid flow. Both laminar and turbulent flow regimes are investigated. The study is based on three different gas pockets. Two interfacial regions of the gas pocket are recognized: front and body. The analysis of the body reveals zones where traveling and frozen waves appear. The last are explained using the deep-water-waves theory. Besides, a theoretical model describing the mass transfer across the interface is developed. In the numerical part, two-dimensional unsteady calculations are performed using a commercial code. The modeled shape of the pocket and its front are quite well reconstructed. In contrast, no distinct zones are predicted by the model. The interface is homogeneous and characterized only by traveling waves which wavelength corresponds to the characteristic vortex length encountered inside the gas phase