Recherche Avancée

Thèse soutenue

Étude numérique et expérimentale de la turbulence en écoulement gaz-gouttelettes : applications aux rideaux d'eau en présence de vent latéral

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Auteur / Autrice : Laurent Zimmer
Direction : Benoît Oesterlé
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Physique
Date : Soutenance en 2001
Etablissement(s) : Nancy 1
Partenaire(s) de recherche : Autre partenaire : Université Henri Poincaré Nancy 1. Faculté des sciences et techniques

Résumé

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L'interaction entre une phase continue et des particules discrètes constitue un sujet de recherche important. Le plus grand problème est la prise en compte, l'influence des particules sur la turbulence. Ce travail propose le développement d'un code numérique permettant l'écriture de termes sources pour la phase porteuse, et de résoudre les équations des particules via une approche lagrangienne. Ce modèle est confronte à une série de cas tests, notamment en ce qui concerne les fluctuations turbulentes vues par les particules discrètes. La phase porteuse est résolue par un modèle k-. Pour obtenir des mesures 2d en aval d'un rideau d'eau, une technique de mesure instantanée est développée dans le cas d'écoulements multiphasiques. Elle permet de mesurer simultanément la vitesse et la taille de particules sur des images digitales séparées par un certain délai. Elle se base sur le développement d'algorithmes permettant de détecter automatiquement des particules et d'en déterminer la taille au sein d'une image. Afin de retrouver le déplacement, elle utilise une méthode de prédiction-correction ou la prédiction s'effectue aux moyens d'outils statistiques et la correction en se basant sur des algorithmes d'association. Sa validation est présentée à la fois dans des cas monophasiques et diphasiques. La comparaison du code de calcul à la technique est menée pour l'étude de l'influence d'un vent latéral sur l'hydrodynamique des pulvérisateurs. La validation du code de calcul en amont est effectuée via des mesures de LDV. En aval, la confrontation entre les résultats numériques et expérimentaux obtenus par PTVS montre une bonne concordance. Il est montré que le rapport de quantité de mouvement entre l'air et les buses régit l'hydrodynamique. Les niveaux de turbulence atteints au niveau du rideau d'eau sont bien prédits par le code. Il est intéressant de garder un rapport de flux de quantité de mouvement supérieur pour le rideau d'eau afin d'avoir le meilleur mélange possible.