CONTRIBUTION A L'ETUDE EXPERIMENTALE DE L'HYDRODYNAMIQUE ET DU TRANSFERT DE MATIERE AU SEIN D'UNE ZONE DE MELANGE PLANE CONFINEE PDF Download
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LA ZONE DE MELANGE PLANE CONFINEE EST FORMEE PAR LA RENCONTRE DE DEUX ECOULEMENTS LIQUIDES DE COMPOSITIONS ET VITESSES DIFFERENTES DEBOUCHANT DANS UN CANAL PLAN DE DEUX CENTIMETRES D'EPAISSEUR. DES VISUALISATIONS ONT REVELE LA PRESENCE DE STRUCTURES COHERENTES ET PERMIS DE SUIVRE LEUR EVOLUTION LE LONG DU CANAL. UNE ETUDE FINE DES CHAMPS DE VITESSE ET DE CONCENTRATION A ETE REALISEE PAR COMBINAISON DE LA VELOCIMETRIE LASER ET DE LA TECHNIQUE CONDUCTIMETRIQUE. -A) DANS LE CAS DE LA DIFFUSION TURBULENTE D'UN CONSTITUANT PASSIF. -B) EN PRESENCE DE DEUX ECOULEMENTS REACTIFS
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LA ZONE DE MELANGE PLANE CONFINEE EST FORMEE PAR LA RENCONTRE DE DEUX ECOULEMENTS LIQUIDES DE COMPOSITIONS ET VITESSES DIFFERENTES DEBOUCHANT DANS UN CANAL PLAN DE DEUX CENTIMETRES D'EPAISSEUR. DES VISUALISATIONS ONT REVELE LA PRESENCE DE STRUCTURES COHERENTES ET PERMIS DE SUIVRE LEUR EVOLUTION LE LONG DU CANAL. UNE ETUDE FINE DES CHAMPS DE VITESSE ET DE CONCENTRATION A ETE REALISEE PAR COMBINAISON DE LA VELOCIMETRIE LASER ET DE LA TECHNIQUE CONDUCTIMETRIQUE. -A) DANS LE CAS DE LA DIFFUSION TURBULENTE D'UN CONSTITUANT PASSIF. -B) EN PRESENCE DE DEUX ECOULEMENTS REACTIFS
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Ce travail de recherche est consacré à l'étude expérimentale de la dynamique d'une bulle isolée "bidimensionnelle", ainsi qu'à celle du transfert de masse de cette bulle vers la phase liquide pour le couple de fluides eau-oxygène. L'aspect bidimensionnel des bulles vient du fait qu'elles sont confinées entre 2 plaques. La gamme de nombres adimensionnels que nous avons balayée dans notre étude a été peu étudiée pour ce genre de dispositif. Dans cette étude, les effets inertiels lies à la perturbation de vitesse provoquée par le passage de la bulle ne sont pas négligeables devant le frottement aux parois. L'étude de l'hydrodynamique de la bulle est réalisée grâce à l'utilisation de techniques de mesure optique : ombroscopie et vélocimétrie par image laser (PIV). En raison de la géométrie 2D de la cellule, un éclairage en volume du champ d'investigation est réalisé pour les mesures PIV. Il est montré que la PIV mesure la vitesse moyenne du liquide dans l'épaisseur entre les plaques, lors du passage d'une bulle. Les mesures par ombroscopie permettent d'étudier la trajectoire et la forme de la bulle au cours du temps pour une large gamme de nombres de Reynolds (50-6000). On montre que la vitesse moyenne des bulles vérifie la loi d'échelle U = 0.5√gd compatible avec une interface non contaminée. D'autre part, l'étude de l'instabilité du mouvement et de la forme permet d'identifier différents régimes d'écoulement et notamment de montrer que la forme moyenne des bulles et la structure du sillage sont essentiels pour comprendre l'évolution des oscillations. De plus, les champs de vitesse issus de la PIV donnent l'évolution du sillage à l'arrière de la bulle en fonction du nombre d'Archimède et mettent en évidence deux structures clairement différentes, suivant que les bulles sont des calottes avec une trajectoire rectiligne, ou des ellipsoïdes qui oscillent. Ils montrent également que, quelque soit le nombre de Reynolds, le sillage décroît rapidement à cause du confinement. L'étude du transfert de l'oxygène, contenu dans la bulle, vers le liquide, est réalisée au moyen de la technique de fluorescence induite par nappe laser (PLIF), avec inhibition de la fluorescence par l'oxygène dissous, et avec un éclairage en volume de la cellule. L'analyse des images de fluorescence permet de distinguer le transfert de matière issu de deux régions de l'interface de la bulle : la surface en contact avec les films liquides entre la bulle et les plaques, et la surface périphérique de la bulle. Le transfert de masse par les films se faisant dans un espace mince et proche des parois, l'oxygène n'est pas réparti de manière uniforme dans l'épaisseur aux temps courts après le passage de la bulle. La non linéarité du signal de fluorescence avec la concentration en oxygène implique de prendre en compte la répartition de l'oxygène entre les plaques. Un modèle de répartition de l'oxygène entre les plaques est proposé, et confronté à des mesures de concentration entre les plaques après diffusion ; cette démarche permet de déterminer la contribution relative des deux surfaces au transfert. Les flux de matière ainsi que les densités de flux issus de chacune des deux régions de la surface de la bulle sont calculés et discutés.
Author: Hamdi Ayed Publisher: ISBN: Category : Languages : en Pages : 199
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In this work we develop a Eulerian two-fluids model for hydrodynamics and mass transfer in turbulent bubbly flows. We study oxygen-water mixing layers for void fractions 2
Author: Salah Zerguerras Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 271
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CE TRAVAIL RAPPORTE LES RESULTATS D'UNE ETUDE EXPERIMENTALE CONCERNANT L'INFLUENCE DE LA REPARTITION GRANULOMETRIQUE D'UNE POUDRE SUR LA TRANSITION AU MINIMUM DE FLUIDISATION ET SUR LE TRANSFERT DE CHALEUR LIT-PAROI. ON UTILISE POUR CELA DES LOTS DE SABLE DE RIVIERE DE DIAMETRE MOYEN: 282,5 M-450 M-900 M-1425 M ET 1800 M RESPECTIVEMENT. CHACUN DES CINQ DIAMETRES EST REPRESENTE PAR LES QUATRE DISTRIBUTIONS SUIVANTES: POUDRE UNIMODALE DE REFERENCE, MELANGE BINAIRE A 50% EN MASSE, DEUX DISTRIBUTIONS GRANULOMETRIQUES LARGES DONT L'UNE EST GAUSSIENNE ET L'AUTRE ETALEE (20 POUDRES AU TOTAL). LES RESULTATS EXPERIMENTAUX DE L'ETUDE HYDRODYNAMIQUE MONTRENT QUE LES MELANGES BINAIRES ET LES DISTRIBUTIONS ETALEES FLUIDISENT COMPLETEMENT A DES VITESSES PLUS IMPORTANTES QUE CELLES DEFINISSANT LE MINIMUM DE FLUIDISATION DES POUDRES CALIBREES DE MEMES DIAMETRES MOYENS. L'INFLUENCE DE LA DISTRIBUTION DE TAILLE DES PARTICULES SE MANIFESTE AUSSI PAR L'INSTALLATION D'UNE SEGREGATION DANS LE DOMAINE DE VITESSE COMPRIS ENTRE UNE VITESSE FAIBLE CORRESPONDANT A LA FLUIDISATION INITIALE DU MELANGE ET UNE VITESSE PLUS ELEVEE CORRESPONDANT A SA FLUIDISATION COMPLETE. QUANT AUX DISTRIBUTIONS GAUSSIENNES, ELLES TRANSITENT A L'ETAT DE FLUIDISATION COMPLETE EN UN SEUL TEMPS, ET PRATIQUEMENT AUX MEMES VITESSES QUE LES POUDRES UNIMODALES DE REFERENCES RESPECTIVES. NOUS AVONS PROPOSE DES CORRELATIONS POUR DETERMINER LES VITESSES DE FLUIDISATION INITIALE ET DE FLUIDISATION COMPLETE DES MELANGES A CARACTERE SEGREGATIF. ET MALGRE L'ASPECT EXPERIMENTAL DE CE TRAVAIL, NOUS NOUS SOMMES ATTACHES A INTERPRETER LE GAIN EN PUISSANCE CONSTATE AVEC LES MELANGES BINAIRES, TRADUISANT LEUR FLUIDISATION A DES VITESSES INFERIEURES AUX VITESSES MINIMALES DE FLUIDISATION DES GROSSES PARTICULES LES CONSTITUANTS, EN EVOQUANT DES CONSIDERATIONS MECANIQUES RELATIVES AU PHENOMENE DES CHOCS FINES-GROSSES PARTICULES. QUANT AUX RESULTATS DE L'ETUDE THERMIQUE, ILS SONT EN ACCORD AVEC LES PREVISIONS HYDRODYNAMIQUES: LES DISTRIBUTIONS GAUSSIENNES ONT PRESENTE PRATIQUEMENT LE MEME COMPORTEMENT THERMIQUE QUE LES POUDRES UNIMODALES DE DIAMETRE MOYEN EGALE, ALORS QUE LES DISTRIBUTIONS SEGREGATIVES (BINAIRES ET ETALEES) ONT PERMIS DE METTRE EN EVIDENCE QUE LE COEFFICIENT D'ECHANGE EST ETROITEMENT LIE A LA DISTRIBUTION GRANULOMETRIQUE DANS L'INTERVALLE DE VITESSE DELIMITE PAR LES VITESSES DE FLUIDISATION INITIALE ET COMPLETE. L'EFFET SEGREGATIF DE LA DISTRIBUTION GRANULOMETRIQUE SEMBLE S'EQUILIBRER AVEC L'EFFET DE MELANGE DES BULLES APRES LA TRANSITION A LA FLUIDISATION COMPLETE. NOUS PRESENTONS DES CORRELATIONS POUR DETERMINER LE COEFFICIENT D'ECHANGE MAXIMUM AINSI QUE LA VITESSE OPTIMALE CORRESPONDANTE. NOUS AVONS AUSSI EXPRIME LE LIEN ENTRE CETTE VITESSE OPTIMALE ET LA VITESSE AU MINIMUM DE FLUIDISATION SOUS FORME DE CORRELATION. NOUS PROPOSONS UNE METHODE ORIGINALE POUR ETUDIER LA DYNAMIQUE DU PHENOMENE DE SEGREGATION DES MELANGES A PARTIR DE MESURES THERMIQUES EN REGIME TRANSITOIRE. DANS LE CAS DE NOTRE ECHANGEUR (INERTIE IMPORTANTE), CETTE METHODE N'A PERMIS D'ESTIMER QU'UN ORDRE DE GRANDEUR DU TEMPS DE SEGREGATION. UNE AMELIORATION DES PROPRIETES DE L'ECHANGEUR S'AVERE NECESSAIRE POUR VALIDER CETTE TECHNIQUE
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Le but de cette thèse est de caractériser le comportement de la phase solide marquant le régime turbulent dans la zone dilué d’une colonne à lit fluidisé circulant et définir sa limite supérieure qui marque la transition au régime de fluidisation rapide. Une série d’expériences ont été réalisé dans ce sens surtout pour déterminer les vitesses des particules et leurs écarts types en utilisant la technique laser doppler vélocimétrie. L’étude est divisée en deux parties principales, la première a consisté à déterminer le comportement moyen de la phase solide et la structure macroscopique du lit ainsi que son comportement fluctuant à partir de l’analyse du mouvement axial et transversal des particules avec et sans séparation des particules suivant leurs sens de mouvement (ascendante/ descendante, dirigée vers le centre de la colonne / la paroi). La deuxième partie a consisté d’étudier la transition entre le régime turbulent et le régime de fluidisation rapide à partir de l’analyse de l’évolution des grandeurs moyennes et fluctuantes du lit localement au centre et en paroi (surtout les vitesses des particules, leurs écarts-types, et le taux de particules en circulation). Sur la base de ces observations nous avons défini un nouveau régime intermédiaire entre le régime turbulent et le régime de fluidisation rapide que nous avons appelé régime "Pré-fluidisation rapide" qui partage beaucoup de caractéristiques avec le régime de fluidisation rapide mais sans variation sensible sur le taux de solide récupéré en sortie.
Author: Patrick Legentilhomme Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 312
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CE TRAVAIL EST CONSACRE A L'ETUDE DE L'HYDRODYNAMIQUE ET DU TRANSFERT DE MATIERE DANS UNE CELLULE ANNULAIRE MUNIE D'UNE ENTREE TANGENTIELLE GENERANT UN ECOULEMENT TOURBILLONNAIRE NON-ENTRETENU SWIRL FLOW. LA PARTIE EXPERIMENTALE DE CETTE ETUDE COMPORTE TROIS VOLETS: 1) LA DETERMINATION, PAR UNE METHODE ELECTROCHIMIQUE, DU TRANSFERT DE MATIERE GLOBAL ENTRE LE LIQUIDE ET LE CYLINDRE INTERIEUR DE LA CELLULE. SUIVANT LA VALEUR DU RAPPORT ENTRE LE DIAMETRE DE L'ENTREE TANGENTIELLE ET L'EPAISSEUR DE L'ESPACE ANNULAIRE, TROIS TYPES D'HYDRODYNAMIQUE SONT MIS EN EVIDENCE. LES RESULTATS EXPERIMENTAUX SONT CORRELES EN FONCTION DES PARAMETRES HYDRODYNAMIQUES ET GEOMETRIQUES; 2) LA VISUALISATION DE L'ECOULEMENT EN UTILISANT UNE TECHNIQUE ELECTROCHIMIQUE BASEE SUR LE VIRAGE D'UN INDICATEUR COLORE OBTENU PAR DEGAGEMENT D'HYDROGENE; 3) ENFIN, UNE ETUDE LOCALE DE L'HYDRODYNAMIQUE ET DU TRANSFERT DE MASSE DANS LE CAS PARTICULIER OU LE DIAMETRE DE L'ENTREE TANGENTIELLE EST EGAL A L'ENTREFER DE L'ESPACE ANNULAIRE. CE TRAVAIL NOUS PERMET DE CARACTERISER PLUS PRECISEMENT LA DEGENERESCENCE DES STRUCTURES TOURBILLONNAIRES LORSQUE L'ON S'ELOIGNE DE L'ENTREE TANGENTIELLE. LE DEUXIEME AXE DE CETTE ETUDE CONCERNE LA MODELISATION NUMERIQUE DE L'ECOULEMENT ET DU TRANSFERT DE MATIERE DANS CE TYPE DE CELLULE EN EMPLOYANT UNE METHODE DE DIFFERENCES FINIES POUR RESOUDRE LES EQUATIONS DE LA COUCHE LIMITE. CETTE APPROCHE NE CONSTITUE QU'UNE PREMIERE ETAPE DE LA MODELISATION DES ECOULEMENTS A CARACTERE FORTEMENT TOURBILLONNAIRE
Author: Charles Danquigny Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 191
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Etant donné le caractère hétérogène du milieu naturel, l'étude de l'hydrodynamique et du transfert de masse dans une nappe nécessite la détermination de paramètres équivalents : la perméabilité équivalente et la macrodispersivité. Il s'agit ici de déterminer ces paramètres à partir de résultats d'essais de traçage.Un Modèle d'Analyse et de Recherche sur la Contamination des EAUx Souterraines (MARCEAUS) a été développé pour réaliser des expériences contrôlées dans un milieu hétérogène de grandes dimensions (6 x 1 x 1 m3) et ayant les propriétés statistiques voulues. La concentration, via la conductitivité électrique, et la piézométrie sont mesurées dans le domaine. Après la mise au point du dispositif, 7 expériences ont été réalisées en écoulement uniforme ou radial. L'interprétation des courbes de concentration souligne l'influence des hétérogénéités locales sur le transport de traceur : l'établissement d'écoulements préférentiels et tridimensionnels.Les résultats obtenus montrent qu'il est possible de déterminer des paramètres équivalents de l'hydrodynamique et du transport à partir de mesures de concentrations. Un modèle numérique adapté est proposé pour chaque mode d'écoulement (uniforme et radial). Les valeurs expérimentales sont différentes d'une expérience à l'autre et supérieures aux valeurs théoriques. Mais les développements théoriques utilisés ne tiennent pas compte des limites finies du domaine. Les perméabilités sont toutes du même ordre de grandeur et bornées par les valeurs théoriques de Cardwell et Parson. Les valeurs de macrodispersivité sont inférieures dans le cas de l'injection-pompage. La comparaison des valeurs entre-elles montre l'importance de la zone de capture des puits.La simulation tridimensionnelle des expériences s'avère complexe et pose de nouvelles questions : celles de l'anisotropie du milieu, de l'influence de la dispersion locale ou de la densité du traceur.
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Etude hydrodynamique aux grandes vitesses du liquide (30 à 110 mm/s; 0 à 135 mm/s pour le gaz; colonne de 52 mm de diamètre et 3,2 m de hauteur), en utilisant l'eau, le tetrachloroéthylène et le carbonate de propylène et différents lots de billes de verre. Présentation des différents régimes d'écoulement, de la porosité du lit et des rétentions des phases pour des liquides de caractère coalesçant différent. Mélange axial dans la phase liquide, étudié par la méthode de l'injection d'un traceur et l'enregistrement des signaux entrée-sortie; proposition d'une formule dimensionnelle
Author: ALAIN.. COLLIN
Author: ALAIN.. COLLIN
Author: Matthieu Roudet
Author: Hamdi Ayed
Author: Salah Zerguerras
Author: Abdelghafour Zaabout
Author: Patrick Legentilhomme
Author: Mohamed Mahfoud (auteur d'une thèse de sciences.)
Author: Charles Danquigny
Author: Mohamad Saberian Broudjenni
Author: Peter Newmark