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Thèse soutenue

Modélisation instationnaire de la distribution spatiale des phases dans les écoulements diphasiques en régime à bulles

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Auteur / Autrice : Minh Long Tran
Direction : Michel Lance
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Sciences. Thermique et énergétique
Date : Soutenance en 1997
Etablissement(s) : Lyon 1
Jury : Examinateurs / Examinatrices : Michel Lance

Résumé

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Il a ete montre experimentalement que la distribution spatiale des phases en ecoulement diphasique a bulles est fortement influencee par la presence de structures turbulentes coherentes a grande echelle. La modelisation de l'effet de capture de bulles de gaz dans les zones d'ecoulement fortement cisaillees (couche limite, zone de melange, sillages. . . ) s'avere difficile dans le cadre de la description eulerienne-eulerienne stationnaire adoptee jusqu'ici dans la litterature. L'objectif de cette etude est precisement la prise en compte des mouvements a grande echelle a travers une simulation instationnaire proche de la large eddy simulation des ecoulements turbulentes monophasiques. On montre en particulier que la prediction de la migration des bulles en couche limite ou en elargissement brusque par le modele a deux fluides stationnaire est completement determinee par les effets de force de portance, et relativement peu dependante des modeles de turbulence utilises ( - en particulier). Les calculs instationnaires effectues pour des ecoulements cisailles libres bien documentes dans la litterature (couche de melange, sillages derriere un cylindre), permettent de reproduire au moins qualitativement l'apparition de structures a grande echelle et leur effet sur l'accumulation locale de gaz dans ces ecoulements. Les simulations necessitent en particulier une reflexion sur les operateurs de filtrage en ecoulement diphasique, et la modelisation des echelles non resolues, pour laquelle un modele de sous-maille diphasique tres simple est propose. Malgre une certaine sensibilite aux constantes de calage de ce modele, il a ete possible de retrouver avec une precision raisonnable les donnees experiementales sur les couches de melange a bulles et les sillages. Ce travail peut etre considere comme une premiere approche de l'utilisation des methodes les en ecoulement a bulles. La poursuite de cette etude passe par une amelioration de la structure numerique utilisee (precision en temps, maillage 3d), ainsi que par une meilleure prise en compte de l'effet des bulles de gaz au niveau de la modelisation de sous-maille.