Modélisation numérique du malaxage acoustique de fluides énergétiques chargés

Numerical Modeling of Acoustic Mixing of Energetic Charged Fluids

• Auteur / Autrice : Quentin Thomas
• Direction : Mejdi Azaïez, Eric Arquis
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mécanique
• Date : Soutenance le 07/07/2022
• Etablissement(s) : Bordeaux
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale des sciences physiques et de l’ingénieur (Talence, Gironde ; 1995-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de mécanique et d'ingénierie de Bordeaux
• Jury : Président / Présidente : Abdelkader Mojtabi
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Mejdi Azaïez, Eric Arquis, Abdelkader Mojtabi, Valéry Botton, Stéphane Glockner, Etienne Ahusborde
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Abdelkader Mojtabi, Valéry Botton

Mots clés

Mots clés contrôlés

Fluides incompressibles

Simulation par ordinateur

Faraday, Effet

Mélange

Mots clés libres

Malaxage

Simulations numériques

Incompressible

Instabilité de Faraday

Mixing

CFD

Incompressible

Faraday instability

Résumé

Le mixage par vibrations verticales est un sujet d'étude en plein croissance grâce au développement d'un mécanisme par résonance mécanique permettant le malaxage de fluides visqueux et de poudres, nommé RAM (Resonant Acoustic Mixing), et faisant intervenir l'instabilité de Faraday. Cette thèse s'inscrit dans l'analyse du mixage vibratoire en étudiant le comportement d'un milieu diphasique, d'un fluide monophasique contenant une concentration d'espèce ou une suspension, soumis à cette instabilité. À l'aide de simulations numériques effectuées avec le code NOTUS, développé au sein du laboratoire I2M, des comparaisons sont effectuées entre ces résultats et ceux obtenus à partir de l'analyse linéaire de l'instabilité de Faraday, ainsi que des données expérimentales fournies par l'entreprise Roxel qui supporte ce projet. Un modèle permettant de calculer l'évolution de la fraction volumique pendant le mixage est implémenté dans le code afin de pouvoir simuler le comportement d'un fluide chargé soumis aux vibrations imposées par le mélangeur RAM.

Mixing by vertical vibrations is a growing subject of study thanks to the development of a mechanism by mechanical resonance allowing the mixing of viscous fluids and powders, called RAM (Resonant Acoustic Mixing), and involving Faraday instability. . This thesis is part of the analysis of vibrational mixing by studying the behavior of a two-phase medium, a single-phase fluid containing a concentration of species or a suspension, subjected to this instability. Using numerical simulations carried out with the NOTUS code, developed in the I2M laboratory, comparisons are made between these results and those obtained from the linear analysis of the Faraday instability, as well as experimental data provided by the company Roxel which supports this project. A model allowing to calculate the evolution of the volume fraction during the mixing is implemented in the code in order to be able to simulate the behavior of a loaded fluid subjected to the vibrations imposed by the RAM mixer.