Modeling turbulent two-phase flows using Large-Eddy Simulation

• Auteur / Autrice : Eleonore Riber
• Direction : Olivier Simonin, Bénédicte Cuenot
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Dynamique des fluides
• Date : Soutenance en 2007
• Etablissement(s) : Toulouse, INPT

Mots clés

Mots clés contrôlés

Écoulement diphasique

Diffusion (physique)

Mots clés libres

Modélisation eulérienne mésoscopique

Simulation aux grandes échelles

Résumé

Ce travail de thèse porte sur la modélisation numérique des écoulements diphasiques turbulents. Il se concentre sur les phénomènes physiques de dispersion et de concentration préférentielle de particules solides dans un gaz, et vise à étendre le formalisme Eulérien mésoscopique à la LES. Deux principales difficultés sont ainsi soulevées : les équations particulaires non diffusives génèrent de forts gradients, et les termes non fermés proviennent de la moyenne d'ensemble et du filtrage volumique. Dans cette étude, une méthode numérique adaptée à la spécificité des équations est en premier lieu proposée. Sa robustesse et sa précision sont ensuite démontrées dans une DNS de THI décroissante chargée en particules. Le modèle LES eulérien mésoscopique proposé à priori par Moreau (2006) est finalement validé à postériori dans deux géométries complexes (Hishida et al. (1987) et Borée et al. (2001)) par comparaison avec des résultats expérimentaux et issus de calculs lagrangiens.

This work deals with numerical modeling of turbulent two-phase flows. It focuses on the phenomena of dispersion and preferential concentration of solid particles in a gas flow, and proposes a LES formulation of the eulerian mesoscopic approach, which raises two main issues. First, the set of equations for the dispersed phase that is non diffusive creates strong gradients difficult to handle numerically. Then, the unclosed terms are due both to ensemble averaging and volume filtering. In the presence study, a new numerical method more adapted to the dispersed phase equations is first proposed. Second, its robustness and accuracy are shown performing DNS of particle-laden decaying HIT flow. Finally, the LES eulerian mesoscopic model that was a priori proposed by Moreau (2006) is a posteriori validated in two complex geometries (Hishida et al. (1987) and Borée et al. (2001)) through comparisons with measurements and lagrangian results.