Étude expérimentale d'un écoulement turbulent en canal horizontal avec injection pariétale de bulles PDF Download
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Book Description
La prédiction des écoulements turbulents à bulles nécessite de connaître et de modéliser les conditions aux limites à la paroi, en particulier lorsque les bulles sont générées à la paroi. Dans cette optique, nous étudions par voie expérimentale l'injection de petites bulles d'air à la paroi inférieure d'un canal horizontal dans un écoulement d'eau turbulent isotherme, bidimensionnel et établi. La distribution des phases, les vitesses et diamètres de bulles sont caractérisés à l'aide d'une sonde à fibres optiques. Les composantes de la vitesse du liquide ainsi que le frottement turbulent sont mesures par anémométrie a film chaud. Le développement longitudinal de la couche de bulles, ainsi que les mécanismes de mise en vitesse des inclusions sont étudiés. Nous montrons la similitude des profils de taux de vide et le rôle joué par les interactions entre les bulles et avec la turbulence du liquide, sur les transferts de quantité de mouvement entre les phases. L'excès des fluctuations de vitesse de la phase liquide près de la paroi est analysé et attribué en grande partie au glissement des bulles. Nous montrons qu'aucune influence de la rugosité des bulles à la paroi n'est à prendre en compte. La loi logarithmique des vitesses est valable, mais l'universalité de la pente est remise en cause. Le frottement turbulent est calculé et comparé aux mesures. Parmi les mécanismes prépondérants qui contribuent à l'augmentation du frottement de paroi, nous mettons en évidence en plus du rôle de l'allégement du fluide par l'injection des bulles, l'influence du développement de l'écoulement moyen. Un complément d'analyse est réalisé sur des mesures de la littérature en écoulement bouillant ascendant de freon 113. La turbulence de la phase liquide se trouve fortement modifiée à la fois par la nucléation de bulles de vapeur à la paroi et par les forces de gravite qui provoquent un glissement important des bulles.
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La prédiction des écoulements turbulents à bulles nécessite de connaître et de modéliser les conditions aux limites à la paroi, en particulier lorsque les bulles sont générées à la paroi. Dans cette optique, nous étudions par voie expérimentale l'injection de petites bulles d'air à la paroi inférieure d'un canal horizontal dans un écoulement d'eau turbulent isotherme, bidimensionnel et établi. La distribution des phases, les vitesses et diamètres de bulles sont caractérisés à l'aide d'une sonde à fibres optiques. Les composantes de la vitesse du liquide ainsi que le frottement turbulent sont mesures par anémométrie a film chaud. Le développement longitudinal de la couche de bulles, ainsi que les mécanismes de mise en vitesse des inclusions sont étudiés. Nous montrons la similitude des profils de taux de vide et le rôle joué par les interactions entre les bulles et avec la turbulence du liquide, sur les transferts de quantité de mouvement entre les phases. L'excès des fluctuations de vitesse de la phase liquide près de la paroi est analysé et attribué en grande partie au glissement des bulles. Nous montrons qu'aucune influence de la rugosité des bulles à la paroi n'est à prendre en compte. La loi logarithmique des vitesses est valable, mais l'universalité de la pente est remise en cause. Le frottement turbulent est calculé et comparé aux mesures. Parmi les mécanismes prépondérants qui contribuent à l'augmentation du frottement de paroi, nous mettons en évidence en plus du rôle de l'allégement du fluide par l'injection des bulles, l'influence du développement de l'écoulement moyen. Un complément d'analyse est réalisé sur des mesures de la littérature en écoulement bouillant ascendant de freon 113. La turbulence de la phase liquide se trouve fortement modifiée à la fois par la nucléation de bulles de vapeur à la paroi et par les forces de gravite qui provoquent un glissement important des bulles.
Author: Michel Lance Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 146
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ETUDE EXPERIMENTALE D'UN ECOULEMENT UNIFORME COCOURANT VERTICAL ASCENDANT. INFLUENCE DE L'INJECTION D'UN RESEAU DE BULLES SUR LA TURBULENCE UNIFORME ENGENDREE PAR UNE GRILLE DANS UN CANAL HYDRODYNAMIQUE. RESULTATS PRELIMINAIRES CONCERNANT: INTENSITE TURBULENTE, COEFFICIENTS DE DISSYMETRIE ET D'APLATISSEMENT EN FONCTION DU TAUX DE VIDE ET DE LA VITESSE MOYENNE DU LIQUIDE, INFLUENCE DU DIAMETRE DES INJECTEURS ET SPECTRES. ETABLISSEMENT, A PARTIR DES EQUATIONS DES ECOULEMENTS DIPHASIQUES, DE L'ENSEMBLE DES EQUATIONS REGISSANT POUR CHAQUE PHASE DES GRANDEURS TURBULENTES: FLUCTUATIONS DE VITESSE, DE PRESSION, TENSEUR DE REYNOLDS, DISSIPATION
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ETUDE THEORIQUE D'UN ECOULEMENT TURBULENT A PARTIR DU MODELE BRAY-MOSS-LIBBY. DEUX MODELES DE FERMETURE POUR LES TERMES DE TRANSPORT TURBULENTS
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L'ETUDE A POUR OBJET DE MODELISER L'ECOULEMENT A SURFACE LIBRE D'UN FLUIDE VISQUEUX SUR UN PLAN HORIZONTAL AU DEBOUCHE D'UNE FENTE PARIETALE D'INJECTION A BORDS ARRONDIS. ON CONSIDERE LE CAS D'UNE GEOMETRIE BIDIMENSIONNELLE ET LE REGIME D'ECOULEMENT EST SUPPOSE LAMINAIRE. LES EQUATIONS DE CONSERVATION ET LES CONDITIONS AUX LIMITES SONT ECRITES DANS UN SYSTEME DE COORDONNEES CURVILIGNES LIE AUX LIGNES DE COURANT. UNE PREMIERE APPROCHE THEORIQUE EST D'ABORD EFFECTUEE DANS LE CAS IDEAL D'UN FLUIDE PARFAIT EN ECOULEMENT IRROTATIONNEL. LA METHODE DE RESOLUTION FAIT APPEL A DES TECHNIQUES DE TRANSFORMATIONS CONFORMES DANS LE PLAN COMPLEXE. CETTE SOLUTION EST ENSUITE UTILISEE POUR OBTENIR LE CHAMP DE VITESSE DANS LA COUCHE LIMITE QUI SE DEVELOPPE SUR LA PAROI A PARTIR DU BORD D'ATTAQUE DE LA FENTE. LES EQUATIONS DE PRANDTL SONT RESOLUES PAR LES METHODES NUMERIQUES D'INTEGRATION DE RUNGE-KUTTA ET DE CEBECI-KELLER. ON ETUDIE EGALEMENT, LA PERTURBATION APPORTEE PAR L'INTERACTION DE LA COUCHE LIMITE AVEC L'ECOULEMENT D'EULER, NOTAMMENT SUR LE PROFIL DE LA SURFACE LIBRE EN UTILISANT LA METHODE DES DEVELOPPEMENTS ASYMPTOTIQUES RACCORDES. DES SOLUTIONS SONT PROPOSEES POUR LES CHAMPS DE VITESSE ET DE PRESSION AINSI QUE POUR L'EQUATION DES LIGNES DE COURANTS, AU MOYEN DE DEVELOPPEMENTS COMPOSITES DONNANT DES APPROXIMATIONS UNIFORMES DANS TOUT LE DOMAINE D'ECOULEMENT
Author: XIN-SHENG.. YANG Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages :
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UNE ETUDE EXPERIMENTALE ET THEORIQUE D'UN ECOULEMENT DISPERSE EST FAITE DANS LE DOMAINE D'ENTREE D'UN CONDUIT CYLINDRIQUE HORIZONTAL. TROIS QUANTITES INITIALES DE LIQUIDE SONT INJECTEES DANS UN ECOULEMENT GAZEUX CARACTERISE PAR DES NOMBRES DE REYNOLDS DIFFERENTS. CETTE ETUDE EXPERIMENTALE EST REALISEE AVEC DEUX TYPES D'ENTREE DU CONDUIT: PROFILEE ET A BORD VIF. NOUS MONTRONS QUE LA FRACTION MASSIQUE DU LIQUIDE EN SUSPENSION EVOLUE LONGITUDINALEMENT DANS LE DOMAINE D'ENTREE. LA CHUTE DE PRESSION EN ECOULEMENT DISPERSE DEPEND DE LA FRACTION MASSIQUE INITIALE DU LIQUIDE INJECTE. NOUS PROPOSONS UNE MODELISATION D'ECOULEMENTS DIPHASIQUES A PARTIR D'UN MODELE D'ECOULEMENT MONOPHASIQUE. NOTRE MODELE TIENT COMPTE DE LA COUCHE LIMITE DYNAMIQUE, DE LA MODIFICATION DE LA TURBULENCE DE LA PAROI DUE A LA RUGOSITE DES GOUTTELETTES A L'INTERFACE ET DE LA TURBULENCE DANS LE CORPS POTENTIEL DUE A L'ENTREE A BORD VIF. NOUS COMPARONS LES VALEURS CALCULEES DES PARAMETRES CINETIQUES ET DYNAMIQUES DE L'ECOULEMENT TURBULENT AVEC NOS RESULTATS EXPERIMENTAUX AINSI QUE CEUX PRESENTES PAR D'AUTRES CHERCHEURS. LA CONCORDANCE THEORIE/EXPERIENCE DE CES VALEURS NOUS PERMET DE PROPOSER UNE RELATION D'EVALUATION DE LA CHUTE DE PRESSION DANS LE DOMAINE D'ENTREE D'ECOULEMENTS DISPERSES EN FONCTION DE LA FRACTION MASSIQUE INITIALE DU LIQUIDE INJECTE ET DU TYPE D'ENTREE DU CONDUIT. CETTE RELATION EST BASEE SUR CELLE PROPOSEE PAR SOLIMAN DANS LE DOMAINE ETABLI EN LUI APPORTANT DES MODIFICATIONS POUR POUVOIR L'APPLIQUER DANS LE DOMAINE D'ENTREE
Author: Christian Fauchier Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 224
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L'ETUDE PRESENTEE DANS CE MEMOIRE CONCERNE LA CARACTERISATION DES FLUCTUATIONS DE PRESSION PARIETALE EN AVAL D'UN DIAPHRAGME AXISYMETRIQUE, AVEC ET SANS ADJONCTION D'UN CLAPET, EN REGIMES SUBSONIQUE ET SUPERSONIQUE. LE CADRE GENERAL DE CET TRAVAIL EST LA CARACTERISATION DU BRUIT GENERE PAR LES REGULATEURS DE PRESSION. LE BUT DE CETTE ETUDE NUMERIQUE ET EXPERIMENTALE EST DE DEFINIR DES PARAMETRES ISSUS DES SIMULATIONS NUMERIQUES DE L'ECOULEMENT, POUVANT SERVIR D'ECHELLES CARACTERISTIQUES DES FLUCTUATIONS DE PRESSION MESUREES EXPERIMENTALEMENT. L'OBJET DE LA PARTIE NUMERIQUE EST D'UTILISER, APRES VALIDATION, UN CODE DE CALCUL COMPRESSIBLE, AFIN DE SIMULER L'ECOULEMENT TURBULENT A TRAVERS UN DIAPHRAGME POUR LES DEUX REGIMES. IL EST ALORS DEMONTRE QUE LE CODE RAMPANT PERMET, EN EMPLOYANT LE MODELE DE TURBULENCE K-EPSILON, DE RETROUVER LES PRINCIPALES CARACTERISTIQUES DE L'ECOULEMENT, NOTAMMENT LA PRESENCE DE CELLULES DE CHOC EN REGIME SUPERSONIQUE. AU NIVEAU EXPERIMENTAL, DES MESURES DE FLUCTUATIONS DE PRESSION PARIETALE SONT REALISEES EN AVAL D'UN DIAPHRAGME POUR LES DEUX REGIMES, AINSI QUE DES VISUALISATIONS PAR OMBROSCOPIE DES CELLULES DE CHOC EN REGIME SUPERSONIQUE. LA LOCALISATION DES SOURCES DE PRESSION FLUCTUANTE EST REALISEE A PARTIR DE L'ETUDE DES VITESSES DE PHASE. IL EST PROPOSE UNE METHODE D'ADIMENSIONNEMENT DES MESURES DES PRESSIONS FLUCTUANTES PAR DES PARAMETRES TURBULENTS ISSUS DES SIMULATIONS NUMERIQUES. ON DEMONTRE ALORS QUE CES ECHELLES PERMETTENT DE QUANTIFIER ET DE PREDIRE LES FLUCTUATIONS DE PRESSION D'ORIGINE TURBULENTE EN REGIME SUBSONIQUE, DANS UN DOMAINE FREQUENTIEL OU SONT EXCLUS LES MODES ACOUSTIQUES TRANSVERSES. UNE ETUDE SIMILAIRE EST ENSUITE CONDUITE DANS LE CAS PLUS REEL DU REGULATEUR AXIAL. LA CONNEXION ENTRE RESULTATS EXPERIMENTAUX ET NUMERIQUES EN REGIMES SUBSONIQUE ET SUPERSONIQUE PERMET ALORS DE CONFIRMER LA VALIDITE DE LA METHODE D'ADIMENSIONNEMENT.
Author: Amaury Larue de Tournemine Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 236
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Cette étude est consacrée à l'analyse expérimentale d'écoulements diphasiques gaz-liquide à bulles, en présence d'effets importants du taux de vide et de couplages forts entre la phase dispersée et la phase continue. L'importance de ces effets résulte soit de la présence d'un taux de vide relativement élevé (15%), soit de la présence d'un gradient de taux de vide. Le premier écoulement étudié est celui du mouvement induit par une injection homogène de bulles dans un écoulement uniforme. Dans cet écoulement gouverné par le mouvement relatif des bulles et par les interactions entre les bulles, nous avons pu mettre en évidence la dépendance vis à vis du taux de vide, des différentes échelles caractéristiques du mouvement. Le deuxième cas d'étude avait pour objectif initial l'analyse des interactions entre une couche de mélange, ses structures tourbillonnaires à grande échelle d'une part, et une injection homogène de bulles générant de l'agitation à petite échelle. Le couplage entre phases est tel que l'action de structures tourbillonnaires n'est pas perceptible (de nombreux indices semblent montrer que ces structures ne se forment pas). Le champ fluctuant est dominé par l'agitation induite par les bulles. Par ailleurs, les moindres défauts de l'injection de bulles sont capables de déstabiliser complètement le champ moyen de vitesse du liquide, et les écoulements sont très complexes. Enfin, le dernier cas d'étude concerne une couche de mélange soumise à des effets de flottabilité en situation confinée. Ces effets résultent de l'injection de bulles d'un seul côté de la couche de mélange. Ils induisent un écoulement moyen graduellement varié et un comportement instationnaire à grande échelle. La comparaison des résultats expérimentaux avec les prévisions d'une analyse de stabilité linéaire ne prenant en compte que les effets de masse volumique variable, montre que les grandes échelles du mouvement sont au premier ordre bien prédites par ces seuls effets.
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Etude de la diffusion turbulente d'un jet subsonique dans un canal ouvert. etude de la repartition spatiale de la concentration en tout point du canal.
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DETERMINATION DU COMPORTEMENT DES CHAMPS MOYENS DE LA VITESSE AXIALE LONGITUDINALE ET DES CHAMPS MOYENS ET FLUCTUANT DE LA TEMPERATURE DANS UN ECOULEMENT TURBULENT INITIALEMENT PLEINEMENT DEVELOPPE DANS UN TUBE CYLINDRIQUE HORIZONTAL ET FORTEMENT CHAUFFE PAR LES PAROIS
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La formation de bulles en paroi d'un écoulement cisaillé est une situation physique rencontrée dans de nombreux problèmes pratiques comme l'injection de bulles ou la formation de bulles de vapeur sur des parois chauffées. Dans toutes ces situations, il est crucial de pouvoir prédire la taille des bulles formées soit pour optimiser les transferts de masse entre les phases gazeuse et liquide dans les cas d'injection, soit pour modéliser les transferts de chaleur à la paroi en ébullition nucléée. Cette étude à caractère expérimental comprend deux parties : une portant sur l'injection de bulles d'air dans un écoulement visqueux, l'autre portant sur la formation de bulles de pentane formées par vaporisation sur un élément chauffant. Dans ces deux situations, la croissance et le détachement des bulles sont filmés par caméra vidéo rapide. Les données cinématiques obtenues par traitement d'images (évolutions temporelles du rayon de la bulle et de la position de son centre de gravité) permettent de calculer le taux de croissance des bulles et d'estimer les différentes forces responsables de leur détachement. La force d'Archimède et la force de traînée exercée par l'écoulement de liquide ont tendance à détacher la bulle et la force capillaire à la maintenir à la paroi. En ébullition, en raison de la croissance très rapide des bulles, la force d'inertie du liquide joue un rôle dominant. Suite à l'analyse des différentes forces, un modèle prédictif du diamètre des bulles au détachement en fonction du taux de cisaillement de l'écoulement est proposé.
Author: Céline Gabillet
Author: Céline Gabillet
Author: Michel Lance
Author: Pascal Bruel
Author: Nada Altonji
Author: XIN-SHENG.. YANG
Author: Christian Fauchier
Author: Amaury Larue de Tournemine
Author: Gérard Salaün-Penquer
Author: ABDELLATIF.. CHAKIR
Author: Géraldine Duhar