Tuyère diphasique à jet de brouillard : application à la lutte contre les incendies et au refroidissement des procédés métallurgiques

Two-phase flow nozzle

• Auteur / Autrice : Thibaut Bourrilhon
• Direction : Jean-Paul Thibault, Patrick Fernandes
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mécanique des fluides et procédés énergétiques
• Date : Soutenance en 2009
• Etablissement(s) : Université Joseph Fourier (Grenoble ; 1971-2015)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Ingénierie - matériaux mécanique énergétique environnement procédés production (Grenoble2008-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire des écoulements géophysiques et industriels (Grenoble)
• Jury : Président / Présidente : Alain Cartellier
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Michel Lance, Lounès Tadrist

Mots clés

Mots clés contrôlés

Applications industrielles

Atomisation

Jets

Granulométrie

Écoulement diphasique

Mots clés libres

Ecoulement diphasique

Atomisation

Granulométrie

Jet-libre

Two-phase flow

Atomization

Drop sizing methods

Spray

Résumé

Les brouillards d'eau ont démontré leur excellente efficacité dans la lutte contre l'incendie. Le concept de tuyère à jet de brouillard permet de produire en continu un écoulement diphasique très finement dispersé (très grande aire interfaciale). Pour cela on réalise un mélange effervescent d'eau et de gaz sous pression (3 à 10 bars). Le mélange est détendu dans une tuyère de géométrie (profil) adaptée. Au cours de cette détente le gaz fournit un travail qui assure d'une part la propulsion du liquide et d'autre part son fractionnement en fines gouttelettes. L'écoulement sortant se présente alors sous forme d'un jet de brouillard rapide (50 à 150 m/s). L'objectif de ces travaux est le développement de modèles pour décrire la détente de l'écoulement en tuyère et le jet libre formé au-delà de la section de sortie. Différents instruments de mesure (granulométre, vélocimétre) sont mis en oeuvre pour permettre une confrontation avec les simulations numériques.

High velocity spray-jets have demonstrated their high efficiency in fire fighting. The concept presented here comprises a two-phase flow nozzle that directly expands a liquid-gas mixture (water + compressed-air). These two components are mixed, almost at rest, at the pressure of a conventional industrial networks (5 to 10 bars). The nozzle design is such that the exit jet presents two characteristics : high velocity and very fine dispersion. The aim of this work is to develop models to describe the flow expansion into the nozzle and the free jet developped downstream the exhaust section. Various measuring instruments (droplet size, velocity) are implemented to allow a comparison with numerical simulations.