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Détermination expérimentale et modélisation de la concentration d'aire interfaciale en écoulement stratifié horizontal
| Auteur / Autrice : | Alexandra Junqua-Moullet |
| Direction : | Michel Lance |
| Type : | Thèse de doctorat |
| Discipline(s) : | Physique. Énergétique |
| Date : | Soutenance en 2003 |
| Etablissement(s) : | Grenoble INPG |
Résumé
La complexité des écoulements diphasiques, liée entre autres à la présence des interfaces, pose encore de nombreux problèmes théoriques et expérimentaux. L'un d'entre eux réside dans la fermeture du modèle à deux fluides. Celle-ci passe par la détermination de termes inconnus : les termes de transferts turbulents dans chacune des deux phases et les termes de transferts interfaciaux entre les deux phases. Ces derniers dépendent pour la plupart de la concentration d'aire interfaciale, définie comme la surface de contact entre les phases par unité de volume de mélange diphasique. L'objectif de notre travail est double. Il concerne d'une part la modélisation de la concentration d'aire interfaciale et vise d'autre part à améliorer la connaissance du champ de vitesse liquide dans un écoulement stratifié. Dans la partie théorique, nous rappelons que de nombreux auteurs ont envisagé la modélisation de la concentration d'aire interfaciale à l'aide d'une équation de transport. Par conséquent, nous avons proposé des solutions afin d'introduire les termes de création ou de rupture d'interfaces dans cette équation et de modéliser la vitesse de transport des interfaces. Nous avons par ailleurs mené une campagne de mesures sur l'expérience THALC. L'instrumentation de la veine d'essais a permis de mesurer la concentration d'aire interfaciale et le champ de vitesse liquide. Les vagues étudiées conservant une faible cambrure, nous avons montré et vérifié expérimentalement que la concentration d'aire interfaciale peut se modéliser à l'aide d'une relation simple faisant intervenir le taux de présence d'une des deux phases. Deux composantes de la vitesse moyenne du liquide et trois composantes du tenseur de Reynolds ont été mesurés avec succès. Une banque de données a donc été constituée et pourra être utilisée afin d'étudier la turbulence sous un système de vagues.