Étude expérimentale de l'effet du taux de vide en écoulements diphasiques à bulles

• Auteur / Autrice : Amaury Larue de Tournemine
• Direction : Christian Suzanne, Véronique Roig
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mécanique des fluides
• Date : Soutenance en 2001
• Etablissement(s) : Toulouse, INPT

Mots clés

Mots clés contrôlés

Bulles

Écoulement diphasique

Mots clés libres

Taux de vide

Résumé

Cette étude est consacrée à l'analyse expérimentale d'écoulements diphasiques gaz-liquide à bulles, en présence d'effets importants du taux de vide et de couplages forts entre la phase dispersée et la phase continue. L'importance de ces effets résulte soit de la présence d'un taux de vide relativement élevé (15%), soit de la présence d'un gradient de taux de vide. Le premier écoulement étudié est celui du mouvement induit par une injection homogène de bulles dans un écoulement uniforme. Dans cet écoulement gouverné par le mouvement relatif des bulles et par les interactions entre les bulles, nous avons pu mettre en évidence la dépendance vis à vis du taux de vide, des différentes échelles caractéristiques du mouvement. Le deuxième cas d'étude avait pour objectif initial l'analyse des interactions entre une couche de mélange, ses structures tourbillonnaires à grande échelle d'une part, et une injection homogène de bulles générant de l'agitation à petite échelle. Le couplage entre phases est tel que l'action de structures tourbillonnaires n'est pas perceptible (de nombreux indices semblent montrer que ces structures ne se forment pas). Le champ fluctuant est dominé par l'agitation induite par les bulles. Par ailleurs, les moindres défauts de l'injection de bulles sont capables de déstabiliser complètement le champ moyen de vitesse du liquide, et les écoulements sont très complexes. Enfin, le dernier cas d'étude concerne une couche de mélange soumise à des effets de flottabilité en situation confinée. Ces effets résultent de l'injection de bulles d'un seul côté de la couche de mélange. Ils induisent un écoulement moyen graduellement varié et un comportement instationnaire à grande échelle. La comparaison des résultats expérimentaux avec les prévisions d'une analyse de stabilité linéaire ne prenant en compte que les effets de masse volumique variable, montre que les grandes échelles du mouvement sont au premier ordre bien prédites par ces seuls effets.