Thermo-hydraulique d'un écoulement horizontal d'hélium superfluide diphasique

Thermohydraulics of a horizontal diphasic flow of superfluid helium

• Auteur / Autrice : Sylvain Perraud
• Direction : Bernard Rousset
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance en 2007
• Etablissement(s) : Université Joseph Fourier (Grenoble ; 1971-2015)

Mots clés

Mots clés libres

Thermo-hydraulique

Hélium superfluide

écoulement diphasique

Horizontal

Co-courant

Transfert thermique

Pertes de pression

Atomisation

Brouillard

Gouttes

Déposition

Film liquide

Résumé

Ce travail concerne l'étude thermohydraulique d'un écoulement d'hélium superfluide diphasique en conduite horizontale, comparable à celui mis en œuvre dans le refroidissement des aimants supraconducteurs du LHC au Cern. On montre que pour des vitesses de vapeur de quelques 3 à 4 m. S\mun, la phase liquide initialement stratifiée subit une atomisation qui se traduit par la présence d'un brouillard de gouttelettes transporté par la phase vapeur. Ceci a pu être montré en hélium superfluide comme en hélium normal sans différence majeure sur l'atomisation. Grâce à différents instruments et dispositifs de visualisation, plusieurs corrélations ont pu être mesurées entre la fraction de gouttelettes entraînées et la capacité frigorifique de l'écoulement diphasique, et ceci en fonction de paramètres expérimentaux comme le niveau liquide, la vitesse de la vapeur, ou encore sa densité.

This study aims to characterise helium two-phase flows, and to identify the dependance of their characteristics on various thermo-hydraulic parameters : vapour velocity, liquid height, vapour density, specificities of superfluidity. Both the engineer and the physicist's points of view are taken into consideration : the first one in terms of optimisation of a particular cooling scheme based on a two-phase flow, and the second one in terms of more fondamental atomisation-related questions.