Interaction hydrodynamique entre deux poches de gaz en tube

• Auteur / Autrice : Alvaro Hernández Gómez
• Direction : Jean Fabre
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Dynamique des fluides
• Date : Soutenance en 2003
• Etablissement(s) : Toulouse, INPT

Mots clés

Mots clés contrôlés

Écoulement diphasique

Hydrodynamique

Mots clés libres

Intermittence

Poche de gaz

Sillage de poche

Écoulement à contre-courant

Résumé

Cette thèse s'inscrit dans le cadre d'étude de l'écoulement intermittent poche-bouchon. Nous avons réalisé une étude expérimentale de la structure cinématique de l'écoulement dans un bouchon et un film de liquide maintenus stationnaires en écoulement à contre-courant. Cette étude, complétée par une simulation numérique, permet de comprendre l'interaction hydrodynamique entre deux poches. Dans le film, l'écoulement est contrôlé par deux mécanismes. L'un provient de la couche de vorticité qui se développe sur la paroi inférieure. L'autre résulte d'un équilibre entre la force de gravité et la force de frottement et contrôle l'évolution de la hauteur du film. Ces deux mécanismes jouent un rôle important puisqu'ils contrôlent les conditions de l'écoulement à l'entrée du bouchon. L'écoulement dans le bouchon est principalement contrôlé par le décollement à l'arrière de la poche. La conséquence de ce décollement est de déplacer le maximum de vitesse vers la partie supérieure du tube provoquant ainsi une dissymétrie dans le flux de quantité de mouvement. Cette dissymétrie est accentuée par les écoulements secondaires qui naissent au front du bouchon. Le flux préférentiel de quantité de mouvement dans la partie haute du tube crée une force de répulsion sur la poche suivante, qui diminue avec la distance au front du bouchon. Cet effet a été confirmé dans une expérience simple en écoulement monophasique descendant, dans lequel une poche est maintenue stationnaire sous l'influence d'un profil de vitesse asymétrique. Cette étude a confirmé que l'équilibre d'une poche est influencé par la vitesse moyenne et qu'il est sensible au gradient de la vitesse. Ceci confirme que l'interaction hydrodynamique entre poches résulte de la distribution des vitesses dans le bouchon.