Thèse en cours

Caractérisation numérique des courbures et des normales aux interfaces d'écoulements diphasiques.
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Triangle exclamation pleinLa soutenance a eu lieu le 13/12/2021. Le document qui a justifié du diplôme est en cours de traitement par l'établissement de soutenance.
Auteur / Autrice : Désir-André Koffi bi
Direction : Stéphane VincentEric Chenier
Type : Projet de thèse
Discipline(s) : Thermique
Date : Inscription en doctorat le
Soutenance le 13/12/2021
Etablissement(s) : Université Gustave Eiffel
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences, Ingénierie et Environnement
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : MSME - Laboratoire de Modélisation et Simulation Multi Echelle
Equipe de recherche : Equipe Transferts de Chaleur et de Matière (TCM)
Jury : Président / Présidente : Marc Massot
Examinateurs / Examinatrices : Jean-Luc Estivalèzes, Stéphane Zaleski, Stéphane Vincent, Eric Chénier, Taraneh Sayadi
Rapporteurs / Rapporteuses : Jean-Luc Estivalèzes, Stéphane Zaleski

Résumé

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Les écoulements diphasiques sont rencontrés dans des domaines variés tels que le transport, la santé, l'industrie. Ils font l'objet de nombreux travaux, car ils possèdent une richesse et une diversité tant au niveau des phénomènes physiques s'y déroulant, des paramètres physicochimiques impliqués et des échelles rencontrées. Quelle que soit la stratégie de simulation des écoulements diphasiques, un élément clé dans leur modélisation est la prise en compte des forces de tensions de surface. Elles font intervenir les propriétés géométriques de l'interface, à savoir la courbure et la normale. La bonne évaluation de ces éléments est capitale, car hormis la discrétisation des termes de forces de tensions de surface, une mauvaise estimation de la courbure et de la normale induit la création de courants parasites à l'interface. Par ailleurs, la courbure et la normale sont utilisées dans d'autres applications telles que l'évaporation, le décompte de gouttes dans un spray ou l'établissement de PDF (Probability Density Function) de tailles de gouttes. Ces données fournissent des informations globales (aire interfaciale, distribution de taille de gouttes) mais ne renseignent pas sur les différentes formes de gouttes/bulles potentiellement rencontrées dans un écoulement diphasique comme le montre le diagramme de Clift. C'est dans ce cadre que s'inscrit ce travail qui se veut être une étape préliminaire dans une caractérisation numérique et automatique des courbures et des normales aux interfaces d'écoulements diphasiques. La finalité est de pouvoir constituer une base de données d'informations permettant de caractériser des interfaces et d'opérer leur identification automatique. Un des premiers volets consiste en la mise en place d'une méthode pour décrire l'interface 3D et suivre son évolution topologique au cours du temps. La technique du front-tracking (FT) a été choisie, car elle offre la connaissance explicite de la position de l'interface, premier jalon pour en déduire sa courbure et sa normale. Tout un ensemble de procédures 3D de gestion du maillage et de conservation/contrôle de volume ont été entièrement développées pendant ce travail et implémentées dans un code maison FUGU. Des tests de convergence ont également été menés. Par la suite, tout un ensemble de méthodes existantes permettant d'accéder à la courbure et la normale grâce au maillage de l'interface issu du FT a été considéré avec des intercomparaisons. Deux cas de figure sont présentés pour rendre compte de la précision et la robustesse des méthodes quant à l'évaluation de la courbure et la normale : un test statique regroupant une grande variété de courbures et un test dynamique original issu de ce travail. Enfin, une quantité statistique permettant de caractériser les interfaces est introduite et analysée. Elle utilise les courbures évaluées par les méthodes les plus robustes de la partie précédente. Elle est appliquée à différentes interfaces relatives au diagramme de Clift et les résultats sont interprétés.