Analyse expérimentale et modélisation d'un écoulement vertical à bulles dans un élargissement brusque

Experimental analysis and modelling of a vertical bubbly flow in a sudden area expansion

• Auteur / Autrice : R'bei Bel Fdhila
• Direction : Lucien Masbernat
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mécanique des fluides
• Date : Soutenance en 1991
• Etablissement(s) : Toulouse, INPT

Mots clés

Mots clés contrôlés

Écoulement (hydrologie)

Modèles mathématiques

Turbulence

Résumé

Cette recherche concerne l'analyse physique et la modelisation des ecoulements diphasiques disperses. L'objectif general etait de definir et de tester un modele a deux fluides en vue de la predetermination d'ecoulements diphasiques en situations complexes. L'ecoulement eau-air a bulles, dans un elargissement brusque vertical a constitue le cas de base etudie. L'installation experimentale concue pour mener cette etude, comprend une conduite cylindrique verticale d'environ 14 m de hauteur avec un changement brusque de section de rapport 0,5, situe a 9 m de l'injection. L'utilisation de l'anemometrie a film chaud, apres mise au point du traitement adapte du signal diphasique, nous a permis d'acceder au champ cinematique moyen et aux composantes du tenseur de reynolds de la phase continue. La distribution locale du taux de presence du gaz est obtenue au moyen d'une sonde a fibre optique. A partir des mesures de champ cinematique moyen et fluctuant et des equations de bilan, on a determine les forces interfaciales moyennes telles qu'elles apparaissent dans les modeles a 2 fluides. Le role important des termes non lineaires lies aux champs fluctuants des deux phases est ainsi mis en evidence et on montre qu'une bonne predetermination de la distribution du taux de vide et de la turbulence exige de prendre en compte l'influence de ces termes. Ces conclusions sont confirmees par une etude theorique et numerique qui s'appuie sur l'utilisation du code de calcul a deux fluides melodif developpe au laboratoire national d'hydraulique. Une analyse theorique sur la formulation des termes interfaciaux a ete developpee en portant une attention particuliere a la modelisation des composantes non lineaires turbulentes, les modifications apportees concernent l'effet de la force de pression et de la dispersion des inclusions. Dans cette nouvelle version, la code melodif s'avere beaucoup plus performant pour la predetermination du taux de vide