Écoulements diphasiques stratifiés à faible contenu de liquide

Stratified two-phase flow modeling with low liquid hold-up

• Auteur / Autrice : Denis Lopez
• Direction : Alain Liné
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mécanique des fluides
• Date : Soutenance en 1994
• Etablissement(s) : Toulouse, INPT

Mots clés

Mots clés contrôlés

Écoulement diphasique

Modèles mathématiques

Pression

Cisaillement (mécanique)

Résumé

La these traite des ecoulements diphasiques a phases separees (ou stratifies) a faible contenu de liquide. La motivation de cette etude provient de l'incapacite des modeles actuels a rendre compte correctement de ce type d'ecoulement. La these est centree sur le developpement d'un modele local diphasique. La formulation theorique developpee dans ce travail met en evidence le probleme majeur de la fermeture des transferts interfaciaux de quantite de mouvement. Le probleme est double: il porte sur les deformations de l'interface (champ de vagues) et sur les distributions de pression et de contraintes visqueuses. Dans ce travail, on se donne le champ de deformation de l'interface et on calcule soit par un modele specifique, soit par fermeture directe les termes de transfert interfacial de quantite de mouvement. On considere des deformations sinusoidales monochromatiques, 2d et de faible amplitude. Alors, on peut se placer dans le cadre de la theorie lineaire et resoudre numeriquement l'ecoulement perturbe, via la fonction courant du champ de vitesse perturbe qui verifie une equation de type orr-sommerfeld. Ce modele est resolu en coordonnees curvilignes orthogonales sur une onde sinusoidale. On deduit de ce modele les distributions de contraintes qui sont injectees dans le modele diphasique de l'ecoulement moyen. Les deux modeles de l'ecoulement moyen et de l'ecoulement perturbe sont valides dans le cas d'ecoulement au-dessus de paroi solide sinusoidale, a partir de donnees de la litterature. La synthese theorique des resultats permet de proposer une fermeture du terme de transfert interfacial lie a la perturbation de pression sur la paroi en terme de coefficient de trainee de forme. Cette modelisation permet aussi de resoudre un probleme plus global de type hydraulique diphasique, apres integration sur la section. Le modele est ensuite applique aux ecoulements diphasiques. Compte tenu du resultat precedent, on s'est d'abord interesse au couplage entre le modele diphasique et la fermeture directe du terme de transfert lie a la pression. Ce terme de transfert a ete adapte sous forme de coefficient de trainee de forme au-dessus de vagues. On ajoute a la trainee de forme sur l'onde dominante du spectre de vagues, le cisaillement de type rugueux sur les petites vagues qui se superposent a l'onde dominante. L'analyse de resultats experimentaux en ecoulements a phases separees acquis dans le cadre de cette these et par d'autres auteurs, valide la modelisation proposee. Au terme de ce travail, on a propose un premier modele diphasique local en ecoulements a phases separees ainsi que la modelisation du terme de transfert interfacial associe a la pression, pour une onde dominante du champ de vagues donnee