Étude expérimentale et modèle physique d'un écoulement cavitant avec effet thermodynamique

Experimental study and physical model of a cavitating flow with thermodynamic effect

• Auteur / Autrice : Lucie Merle
• Direction : Jean-Louis Kueny, Yves Delannoy
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance en 1994
• Etablissement(s) : Grenoble INPG

Mots clés

Mots clés libres

Physique

Domaines classiques de la physique

Cavitation

Ecoulement diphasique

Modele thermodynamique

Fraction vide

Champ temperature

Vitesse phase

Interface liquide vapeur

Etude experimentale

Venturi

4755b

Pac

Cavitation

Two-phase flow

Thermodynamic model

Void fraction

Temperature distribution

Phase velocity

Liquid vapor interface

Experimental study

Venturi

Résumé

L'effet thermodynamique est etudie experimentalement dans le cas d'une poche cavitante, attachee dans un venturi, se developpant dans un liquide thermosensible. Cet effet se manifeste par un refroidissement de la poche par rapport a la temperature d'entree du liquide qui est a determiner en fonction des caracteristiques cavitantes de l'ecoulement. Selon les modeles a interface, ce refroidissement est controle par le flux thermique du liquide vers la poche, lui meme fonction des parametres turbulents du liquide. Des mesures laser de vitesse et de turbulence autour de poches ont donc ete realisees. Pour le liquide thermosensible, le forane 114, la temperature de poche a ete mesuree pour connaitre le refroidissement reel ; des mesures de pression ont egalement ete faites afin de verifier l'hypothese d'equilibre thermodynamique. Les mesures laser autour de poches cavitantes en eau froide sont comparees aux mesures pres de poches ventilees afin de caracteriser la cavitation sans effet thermodynamique, puis des mesures laser pres de poches cavitantes au forane permettent de specifier l'action de l'effet thermodynamique. L'effet des parametres tels que la vitesse d'ecoulement, la longueur de poche et, dans le cas du forane, de la temperature, est etudiee. A l'eau, l'ecoulement contourne la cavite tandis qu'au forane, un debit liquide entrant dans la poche est estime. Des modeles simples permettent de calculer, a partir des mesures dans le forane, le flux cede par le liquide a la cavite, et le flux necessaire a une cavite de vapeur pure. La comparaison des flux ainsi que le debit entrant dans la cavite montrent que la poche est probablement constituee d'un melange diphasique ; dans ce cas, le flux thermique cede par le liquide intervient peu sur le refroidissement et l'effet thermodynamique est essentiellement lie au taux de vide local