CONTRIBUTION A L'ETUDE DES EFFETS INERTIELS SUR LE COMPORTEMENT DE PARTICULES EN SUSPENSION DANS UN ECOULEMENT GAZEUX TURBULENT PDF Download
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L'OBJET DE NOTRE ETUDE PRELIMINAIRE D'UN ECOULEMENT GAZEUX TURBULENT, DANS LE CAS UNIDIMENSIONNEL, EST DE DECRIRE LES EFFETS DE CERTAINS PARAMETRES D'INERTIE ET L'INFLUENCE DE LA NON-LINEARITE DE TRAINEE SUR LE COMPORTEMENT DES PARTICULES EN SUSPENSION DANS UN ECOULEMENT GAZEUX TURBULENT. CECI A ETE REALISE EN UTILISANT DEUX SORTES DE METHODES, UNE SIMULATION DIRECTE SIMPLIFIEE ET UNE TECHNIQUE CLASSIQUE DU SUIVI LAGRANGIEN. LES MODIFICATIONS SUBIES PAR LES STRUCTURES TURBULENTES DU FAIT DE LA PRESENCE DES PARTICULES SONT IGNOREES. LES NOMBRES DE REYNOLDS RELATIFS MOYENS, EXAMINES ICI, S'ECHELONNENT ENTRE 1 ET 2000. DANS CETTE GAMME DE NOMBRES DE REYNOLDS, L'EFFET SIGNIFICATIF D'UNE TRAINEE NON LINEAIRE PEUT ETRE OBSERVE PAR COMPARAISON DE NOS RESULTATS AVEC CEUX OBTENUS EN LINEARISANT LA TRAINEE ET EN APPLIQUANT LA THEORIE DE TCHEN. DANS LE CAS TRIDIMENSIONNEL, NOUS NOUS SOMMES INTERESSES A L'ETUDE DES EFFETS D'INERTIE DE LA PARTICULE ET DU CHAMP DE FORCES EXTERIEURES COMME LA PESANTEUR SUR LES FLUCTUATIONS DE VITESSE D'UNE PARTICULE DANS UN CHAMP D'ECOULEMENT TRIDIMENSIONNEL. PAR CONSEQUENT, L'EFFET DE LA COMPOSANTE TRANSVERSALE DE TRAINEE A ETE ETUDIE ET IL A ETE MONTRE QUE LA GRAVITE ET L'INERTIE OCCASIONNENT UNE ANISOTROPIE DANS LE MOUVEMENT DES PARTICULES. L'INFLUENCE D'UN GRADIENT DE VITESSE MOYENNE DU FLUIDE SUR LES VARIANCES DES FLUCTUATIONS DE VITESSE LONGITUDINALE ET TRANSVERSALES EST EXAMINE EN PRESENCE OU NON D'UNE FORCE DE PORTANCE DUE AU CISAILLEMENT DE L'ECOULEMENT. CETTE SIMULATION NUMERIQUE PERMET UNE BONNE COMPREHENSION DES EFFETS INERTIELS SUR LE COMPORTEMENT DE PARTICULES EN SUSPENSION DANS UN ECOULEMENT GAZEUX TURBULENT
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L'OBJET DE NOTRE ETUDE PRELIMINAIRE D'UN ECOULEMENT GAZEUX TURBULENT, DANS LE CAS UNIDIMENSIONNEL, EST DE DECRIRE LES EFFETS DE CERTAINS PARAMETRES D'INERTIE ET L'INFLUENCE DE LA NON-LINEARITE DE TRAINEE SUR LE COMPORTEMENT DES PARTICULES EN SUSPENSION DANS UN ECOULEMENT GAZEUX TURBULENT. CECI A ETE REALISE EN UTILISANT DEUX SORTES DE METHODES, UNE SIMULATION DIRECTE SIMPLIFIEE ET UNE TECHNIQUE CLASSIQUE DU SUIVI LAGRANGIEN. LES MODIFICATIONS SUBIES PAR LES STRUCTURES TURBULENTES DU FAIT DE LA PRESENCE DES PARTICULES SONT IGNOREES. LES NOMBRES DE REYNOLDS RELATIFS MOYENS, EXAMINES ICI, S'ECHELONNENT ENTRE 1 ET 2000. DANS CETTE GAMME DE NOMBRES DE REYNOLDS, L'EFFET SIGNIFICATIF D'UNE TRAINEE NON LINEAIRE PEUT ETRE OBSERVE PAR COMPARAISON DE NOS RESULTATS AVEC CEUX OBTENUS EN LINEARISANT LA TRAINEE ET EN APPLIQUANT LA THEORIE DE TCHEN. DANS LE CAS TRIDIMENSIONNEL, NOUS NOUS SOMMES INTERESSES A L'ETUDE DES EFFETS D'INERTIE DE LA PARTICULE ET DU CHAMP DE FORCES EXTERIEURES COMME LA PESANTEUR SUR LES FLUCTUATIONS DE VITESSE D'UNE PARTICULE DANS UN CHAMP D'ECOULEMENT TRIDIMENSIONNEL. PAR CONSEQUENT, L'EFFET DE LA COMPOSANTE TRANSVERSALE DE TRAINEE A ETE ETUDIE ET IL A ETE MONTRE QUE LA GRAVITE ET L'INERTIE OCCASIONNENT UNE ANISOTROPIE DANS LE MOUVEMENT DES PARTICULES. L'INFLUENCE D'UN GRADIENT DE VITESSE MOYENNE DU FLUIDE SUR LES VARIANCES DES FLUCTUATIONS DE VITESSE LONGITUDINALE ET TRANSVERSALES EST EXAMINE EN PRESENCE OU NON D'UNE FORCE DE PORTANCE DUE AU CISAILLEMENT DE L'ECOULEMENT. CETTE SIMULATION NUMERIQUE PERMET UNE BONNE COMPREHENSION DES EFFETS INERTIELS SUR LE COMPORTEMENT DE PARTICULES EN SUSPENSION DANS UN ECOULEMENT GAZEUX TURBULENT
Author: Patrick Rambaud (docteur en mécanique et énergétique).) Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 134
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Le comportement de particules solides dans un écoulement turbulent de gaz en canal est étudié par le biais de simulations numériques directes. La description mixte eulerienne et lagrangienne permet d'aborder la dispersion de petites particules solides à travers le calcul des temps intégraux de la turbulence v́ue ́le long de leurs trajectoires. Ces temps intégraux sont comparés aux estimations basées sur une corrélation semi-empirique issue de calculs directs dans le cas d'une turbulence homogène et isotrope. La comparaison révèle l'impossibilité d'utiliser la corrélation pour prédire la dispersion dans le sens de l'écoulement. Après ces considérations sur la dispersion, l'effet d'atténuation de ces mêmes particules solides sur la turbulence est aussi caractérisé. Les forces prises en compte sur les particules sont au moins la traînée non linéaire et la force de portance de Saffman toutes deux corrigées en proche paroi et utilisant une interpolation tridimensionnelle hermitienne.
Author: Sava Petkovic Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 112
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UNE ETUDE EXPERIMENTALE DE LA DIFFUSION DE PARTICULES SOLIDES A ETE EFFECTUEE DANS UN ECOULEMENT TURBULENT, PLAN ET UNIFORME DANS UN CANAL A SURFACE LIBRE. L'IDEE DE BASE CONSISTE A REMPLACER LA CONCENTRATION D'UN NUAGE DE PARTICULES PAR LA DENSITE DE PRESENCE D'UNE SEULE PARTICULE AU COURS D'UN GRAND NOMBRE DE PASSAGES. LES MESURES DES VITESSES MOYENNES ET FLUCTUANTES DES PARTICULES SOLIDES ET CELLES DE L'ECOULEMENT ONT ETE EFFECTUEES. LES RESULTATS OBTENUS MONTRENT LE ROLE IMPORTANT QUE JOUE LE DIAMETRE DE LA PARTICULE DANS LE PHENOMENE DE LA DIFFUSION. LES EFFETS DE LA FORCE DE PORTANCE ET DE LA TRAINEE PROPORTIONNELLE AU CARRE DE LA VITESSE RELATIVE ONT ETE ANALYSEES
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ETUDE DE LA DIFFUSION D'UN AEROSOL DANS UN ECOULEMENT TURBULENT. REVUE BIBLIOGRAPHIQUE DE DIFFERENTES DESCRIPTIONS DE LA DIFFUSION TURBULENTE: MODELES DE FERMETURE A GRADIENT, FORMALISME DEVELOPPE A PARTIR DE METHODES PERTURBATIVES PAR KRAICHNAN ET PROCESSUS DE MARKOV. AVANTAGES ET RESTRICTIONS DES DIFFERENTES APPROCHES. MISE EN OEUVRE D'UN MODELE STOCHASTIQUE AYANT EN OUTRE L'AVANTAGE DE PERMETTRE UNE REPRESENTATION PHYSIQUE AISEE DES PHENOMENES ETUDIES. ETUDE DES RELATIONS EXISTANT ENTRE LE COMPORTEMENT STATISTIQUE INDIVIDUEL D'UNE PARTICULE ET CELUI D'UN NUAGE DE GOUTTELETTES. APPLICATION A LA TURBULENCE DE GRILLE
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LES TRAVAUX CONCERNENT LA DISPERSION DE PARTICULES RIGIDES DANS DES ECOULEMENTS LAMINAIRES ET TURBULENTS, EN TENANT COMPTE DES EFFETS DE ROTATION PARTICULAIRE. ON A QUANTIFIE DANS UN PREMIER TEMPS LE COMPORTEMENT DE SPHERES DE DIFFERENTS DIAMETRES LIBEREES DANS LE CHAMP DE VITESSE D'UN JET PLAN LAMINAIRE, EN CONSIDERANT A LA FOIS LE MOUVEMENT DE TRANSLATION ET DE ROTATION DE CES PARTICULES. ON PROPOSE ENSUITE UN MODELE STOCHASTIQUE DE SIMULATION DES FLUCTUATIONS DE GRADIENTS DE VITESSE ET DU ROTATIONNEL POUR LES ECOULEMENTS TURBULENTS. CE MODELE EST INTEGRE DANS UN CODE DE CALCUL DE TRAJECTOGRAPHIE EULERIENNE-LAGRANGIENNE ET UTILISE, DANS LE PRESENT TRAVAIL, POUR SIMULER LA DISPERSION TURBULENTE DE PARTICULES DE TAILLE DIVERSE DANS DES ECOULEMENTS STANDARD DE TURBULENCE DE GRILLE. CETTE DISPERSION AYANT ETE CARACTERISEE EXPERIMENTALEMENT PAR AILLEURS (SNYDER & LUMLEY, WELLS & STOCK). LES TRAJECTOIRES DES PARTICULES SONT CALCULEES PAR RESOLUTION NUMERIQUE D'UNE EQUATION DE ODAR ET HAMILTON MODIFIEE, INCLUANT LES FORCES DE PORTANCE DE SAFFMAN ET DE RUBINOW & KELLER. CES ETUDES NUMERIQUES ONT PERMIS D'EVALUER L'INFLUENCE DE LA ROTATION SUR LES TRAJECTOIRES PARTICULAIRES ET SUR LES DIFFUSIVITES TURBULENTES, ET DE MIEUX COMPRENDRE LES MECANISMES DE LA DISPERSION SOUS L'EFFET DE CES FORCES DE PORTANCE
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INTRODUCTION DANS LES FORMULES DU TRANSPORT DES MATERIAUX SOLIDES D'UN PARAMETRE TENANT COMPTE DE LA TURBULENCE ARTIFICIELLE (DUE A UN RESSAUT, PAR EXEMPLE), EN DEFINISSANT POUR CELLE-CI UN PARAMETRE SIMPLE, FACILE A DETERMINER EXPERIMENTALEMENT POUR N'IMPORTE QUELLE STRUCTURE DE TURBULENCE ARTIFICIELLE ET SUSCEPTIBLE DE TRADUIRE L'INFLUENCE DE CETTE TURBULENCE ARTIFICIELLE. DEUX PARAMETRES SUSCEPTIBLES DE REPONDRE A CES CONDITIONS SONT ETUDIES. ETUDE NUMERIQUE ET EXPERIMENTALE DE L'INFLUENCE DE LA TURBULENCE SUR LA VITESSE DE CHUTE D'UNE PARTICULE ET, A L'AIDE D'UN MODELE MATHEMATIQUE SIMPLE, DE L'INFLUENCE DES FLUCTUATIONS DES FORCES SUR LA MISE EN MOUVEMENT DES PARTICULES
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Ce travail de thèse fait partie intégrante de l'ANR PLAYER (début janvier 2012), projet visant à étendre les simulations d'écoulements gaz-particules à des particules non-sphériques ayant une inertie couvrant une large gamme. Les avancées de cette ANR portent notamment sur la détermination des forces et couples élémentaires sur de tels objets avec la question du nombre de degrés de liberté supplémentaires à prendre en compte, l'impact de la forme et de l'effet d'inertie ainsi que l'influence d'une force extérieure telle que la gravité sur les interactions particule-turbulence. Dans ce cadre, l'objectif de ce travail de thèse est d'étudier finement la dispersion de particules non-sphériques rigides dans un écoulement turbulent à l'échelle mésocospique (il est supposé que les particules sont des points matériels). Pour ce faire, un suivi lagrangien de particules ellipsoïdales couplé à un code de simulation numérique directe d'un écoulement turbulent de canal a été utilisé. Cette méthode nécessite alors une bonne estimation des forces et couples hydrodynamiques agissant sur ce type de particules, ainsi qu'un couplage des équations du mouvement de translation et de rotation. En se basant sur les résultats obtenus par une simulation numérique directe résolue à l'échelle de la particule (Ansys Fluent, body-fitted method), nous avons établi, dans un premier temps, des corrélations pour les coefficients hydrodynamiques (traînée, portance, couple de tangage) dépendant du nombre de Reynolds particulaire, de la forme, et de l'orientation des particules. L'originalité de ce travail réside en la validité de ces corrélations pour des gammes étendues de facteurs de forme (rapport entre la longueur et la largeur de la particule w ∈ [0,2-32] et de Reynolds particulaires Rep ∈ [1-240]. Ces corrélations ainsi que les équations du mouvement de rotation ont été ensuite intégrées dans le code « maison » de simulation numérique directe d'un écoulement turbulent gaz-solide à l'échelle mésocospique. Après avoir validé ce code à travers différents cas tests, nous avons étudié la dispersion de différentes particules ellipsoïdales dans un écoulement de canal turbulent pour un nombre de Reynolds modéré. Trois principaux effets sont à l'étude : l'effet de forme, l'effet d'inertie et l'effet du croisement de trajectoires.
Author: Adrian Sandu Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 406
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Ce travail numérique est une contribution à l'étude de la qualité de l'air liée à la présence de polluants particulaires dans les locaux. Après l'analyse physique des interactions subies par les particules injectées dans un écoulement fluide, nous avons développé un outil numérique permettant de simuler le comportement des particules dans les écoulements faiblement turbulents typiques du bâtiment, en faisant l'hypothèse que les particules n'influencent pas l'écoulement et que les interactions particule - particule peuvent être négligées. La dispersion des particules dans le fluide en écoulement est résolue par une approche lagrangienne qui consiste à simuler un certain nombre de trajectoires à partir desquelles les grandeurs moyennes caractérisant le comportement des particules sont ensuite obtenues statistiquement. Pour cela, les vitesses instantanées du fluide sont obtenues par tirages aléatoires, à partir des champs moyens de l'écoulement et des corrélations spatiales et temporelles. A ce stade du travail, nous avons testé plusieurs modèles de prédiction des caractéristiques instantanées du fluide, et nous avons retenu celui qui semblait le plus approprié à la modélisation des configurations qui nous intéressent. Pour la construction de la trajectoire d'une particule discrète on résout la relation dynamique établie à partir du bilan des forces agissant sur la particule. Les résultats obtenus dans le cas d'une turbulence de grille sont comparés à des résultats expérimentaux. Nous avons également étudié l'influence de la précision de la prédiction des caractéristiques turbulentes de l'écoulement sur la dispersion des particules, ainsi que la capacité des modèles de turbulence basés sur une décomposition en moyennes temporelles à résoudre correctement les écoulements turbulents. Finalement, le modèle de dispersion des particules a été utilisé pour caractériser la déposition de particules sur les parois dans un écoulement turbulent confiné correspondant à la configuration d'une cavité agitée.
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UN MODELE DE SIMULATION POUR LA TRAJECTOIRE DES PARTICULES DANS UN ECOULEMENT TURBULENT A ETE ETABLI EN CONSIDERANT LES CORRELATIONS TEMPORELLES ET SPATIALES DU POINT DE VUE LAGRANGIEN. UNE METHODE DE MONTE CARLO A ETE UTILISEE POUR DETERMINER LES VALEURS ALEATOIRES DES PROPRIETES TURBULENTES. AU COURS DE LA CONSTRUCTION DES TRAJECTOIRES, LA VITESSE ET LA POSITION DE PARTICULES INDIVIDUELLES SONT OBTENUES A CHAQUE INSTANT. A PARTIR DE CELLES-CI, NOUS AVONS ETUDIE LES CARACTERISTIQUES DE LA DISPERSION D'UN ENSEMBLE DE PARTICULES DANS UN ECOULEMENT DE TURBULENCE DE GRILLE, PUIS CELLE DE PARTICULES PASSIVES ET REACTIVES DANS UN ECOULEMENT TURBULENT CISAILLE. LES RESULTATS DU CALCUL ONT ETE COMPARES A CEUX MESURES PAR EXPERIENCES CORRESPONDANTES. LA COMPLEXITE DU MECANISME DE LA TURBULENCE ET LE MANQUE DE CONNAISSANCES THEORIQUES ET DE DONNEES EXPERIMENTALES, A CONDUIT A FORMULER UN CERTAIN NOMBRE D'HYPOTHESES POUR PERMETTRE LE CALCUL. NOUS AVONS OBSERVE DE BONNES CONCORDANCES DE RESULTATS SIMULES PAR RAPPORT A CEUX MESURES. EN PARTICULIER, L'APPLICATION DE LA METHODE DE CALCUL MISE AU POINT AUX CAS DE LA CORRELATION LAGRANGIENNE ET DE L'EVAPORATION D'AEROSOL, FOURNIT UNE ALTERNATIVE INTERESSANTE AUX TECHNIQUES DU CALCUL GLOBAL GENERALEMENT UTILISES
Author: LOTFI.. HAJJI
Author: LOTFI.. HAJJI
Author: Patrick Rambaud (docteur en mécanique et énergétique).)
Author: Sava Petkovic
Author: MICHEL.. MUNCH
Author: Jean-Paul Dussauge
Author: ADIL.. ECHCHELH
Author: Jean-Louis Castex
Author: Rafik Ouchene
Author: Adrian Sandu
Author: SUN.. MOON