Étude expérimentale de l'écoulement en aval de deux singularités largement répandues : un simple coude à 90° et un double coude en S

Experimental study of flow downstream of two widespread installations : a single 90° bend and an S-shaped double bend

• Auteur / Autrice : Bilal Ben Haroual
• Direction : Pierre Brancher, Julie Albagnac, Emmanuel Thibert
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Dynamique des fluides
• Date : Soutenance le 30/04/2024
• Etablissement(s) : Université de Toulouse (2023-....)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Mécanique, énergétique, génie civil et procédés (Toulouse)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de mécanique des fluides de Toulouse (1930-....)
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Arnaud Antkowiak, Didier Boldo
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Luc Pastur, Jacques Borée

Mots clés

Mots clés contrôlés

Fluides, Dynamique des -- Mesure

Reynolds, Nombre de

Turbulence

Mots clés libres

Vélocimétrie

Singularité

Structures cohérentes

Velocimetry

Installation

Coherent structures

Résumé

Cette thèse, à caractère expérimental, a pour objectif d'appréhender les écoulements turbulents en aval de singularités rencontrées dans différentes industries. Plus spécifiquement, l'étude porte sur les configurations comprenant un simple coude à 90° et un double coude coplanaire en S. Les campagnes de mesures expérimentales ont été réalisées sur deux bancs d'essais. Le banc d'essai et la métrologie disponible à l'Institut de Mécanique des Fluides de Toulouse (LDA et Stéréo-PIV résolue en temps) ont notamment permis d'étudier la dynamique des structures cohérentes générées par les différentes singularités pour des nombres de Reynolds modérés, assurant toute fois le caractère turbulent de l'écoulement. Le banc d'essai et la métrologie déployée à EDF Chatou (PTV 3D), ont apporté des mesures en complémentarité pour évaluer l'influence de nombre de Reynolds élevés et mesurer l'écoulement dans des section orthogonales à la direction principale de l'écoulement. Finalement, l'étude couvre à la fois les aspects statistiques et dynamiques de l'écoulement. Elle examine la distribution de la vitesse moyenne et son évolution comme une fonction de la singularité, du nombre de Reynolds et de la distance à la singularité. Elle s'intéresse aussi à la caractérisation statistique et dynamique de l'écoulement secondaire et donc des structures cohérentes générées par la singularité.

The aim of this experimental thesis is to understand turbulent flows downstream of installations encountered in various industries. More specifically, the study focuses on configurations comprising a single 90° bend and an S-shaped double bend. Experimental measurements were carried out on two test benches. The test rig and metrology available at the Institut de Mécanique des Fluide de Toulouse (LDA and time-resolved Stereo-PIV) were employed to study the dynamics of coherent structures generated by the various singularities at moderate Reynolds numbers, while maintaining the turbulent nature of the flow. The test bench and metrology deployed at EDF Chatou (3D PTV), provided complementary measurements to assess the influence of high Reynolds numbers and measure the flow in its cross-section. Finally, the study covers both statistical and dynamic aspects of the flow. It examines the averaged velocity distribution and its evolution as a function of the installation, the Reynolds number and the downstream distance. It also characterizes, from a statistical and dynamical point of view, the secondary flow and hence the coherent structures generated by the installations.