Analyse physique des phenomenes associes au ballottement de liquide dans des reservoirs (sloshing)

Physical analysis of the effects induced by liquid sloshing in tanks

• Auteur / Autrice : Philippe Corrignan
• Direction : J.-P. BORLETEAU
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance en 1994
• Etablissement(s) : Nantes

Résumé

Une approche experimentale du ballottement de liquide (sloshing) dans un reservoir mobile partiellement rempli est entreprise par l'etude de la dynamique de la surface libre et des pressions d'impacts associees. Une etude bibliographique preliminaire, comprenant une analyse dimensionnelle du probleme montre l'existence de parametres physiques (remplissage, pression d'ouillage,) influencant la dynamique de la surface libre et/ou les niveaux de pression. De plus, la synthese des publications concernant les impacts hydrodynamiques de slamming indique l'influence, sur les caracteristiques des pressions impulsives, de phenomenes locaux introduisant des parametres supplementaires. Apres une etude des techniques de modelisation du sloshing, usuelles ou developpees pour le present travail, on presente une analyse experimentale globale du phenomene, fondee sur des mesures de pression et des descriptions d'ecoulement, qui contribue a une meilleure comprehension de l'influence des parametres physiques. Ensuite, une etude plus fine du phenomene local d'impact est menee pour quelques configurations particulieres de sloshing a l'aide de mesures simultanees de pressions impulsives en plusieurs points d'une grille, et d'enregistrements rapides synchronises de visualisations d'ecoulements. Une attention particuliere est portee sur le controle des conditions d'experience et l'evaluation des parametres issus de l'analyse bibliographique du slamming (vitesse d'impact, incidence surface libre/paroi,). On observe l'apparition de phenomenes diphasiques pendant l'impact (emprisonnement de poches ou bulles de gaz, cavitation). En outre, les repartitions spatio-temporelles des caracteristiques des pressions impulsives (pic, duree,) dans et a proximite des zones d'impact sont determinees. Les relations pression-vitesse sont evaluees pour les conditions les plus severes. Enfin, une approche numerique du probleme est realisee en confrontant des calculs du code tummac a l'experience et a ceux d'un autre code, commercialise (lr-fluids)