Dissertations / Theses on the topic 'Écoulement chargé en particules'
To see the other types of publications on this topic, follow the link: Écoulement chargé en particules.
Create a spot-on reference in APA, MLA, Chicago, Harvard, and other styles
Consult the top 50 dissertations / theses for your research on the topic 'Écoulement chargé en particules.'
Next to every source in the list of references, there is an 'Add to bibliography' button. Press on it, and we will generate automatically the bibliographic reference to the chosen work in the citation style you need: APA, MLA, Harvard, Chicago, Vancouver, etc.
You can also download the full text of the academic publication as pdf and read online its abstract whenever available in the metadata.
Browse dissertations / theses on a wide variety of disciplines and organise your bibliography correctly.
1
El, Kawafi Abdulghadir. "Colmatage d'un milieu poreux saturé soumis à un écoulement chargé de particules." Le Havre, 2010. http://www.theses.fr/2010LEHA0017.
Abstract:
L’étude des processus de mobilisation, transport et dépôt de particules solides dans un milieu poreux représente un sujet de recherche important dans différents domaines d’ingénierie et applications industrielles. Les particules transportées par un écoulement peuvent se déposer à différents horizons du milieu poreux traversé et provoquer son colmatage. La conséquence directe est une chute de la perméabilité du milieu. La présente thèse a pour objectifs d’explorer les effets de certains paramètres physiques lies à la structure du milieu, aux particules en suspensions et aux conditions hydrauliques sur les mécanismes de transport et de dépôt de particules en suspension et l’endommagement, qui en résulte, du milieu poreux. L'endommagement du milieu est identifié par la chute de sa perméabilité et de sa porosité. Une étude expérimentale paramétrique du phénomène de colmatage est menée sur des colonnes de laboratoire. Le processus de transfert de particules solides dans le milieu ainsi que l’initiation, le développement et la localisation du colmatage sont analysées à partir des mesures en continu des caractéristiques hydrauliques dans le milieu poreux, la quantification et la caractérisation granulométrique des matières en suspension récupérées dans les effluents ainsi que la masse et la granulométrie des particules déposées à différents horizons du milieu. Des résultats majeurs sont obtenus, sur le rôle de chacun des paramètres étudiés sur l’évolution spatio-temporelle du colmatageProcesses of the mobilisation, the transport and the deposition of solid particles in porous media are an important research topic in different engineering fields and industrials applications. Clogging is a direct consequence of particles transport and deposition in the porous medium resulting on a dramatic reduction in permeability. This thesis aimed to investigate the influence of certain physical parameters such as i) the structure of porous medium, ii) the suspended particles and iii) the hydraulic conditions on the clogging mechanisms that generate the damage of the porous medium. Porous medium damage is identified by the decline of its porosity and its permeability. A parametric experimental study is conducted on laboratory columns. The particles transfer, including the initiation, the development and the localization of clogging is followed by the measurement of i) the hydraulic characteristics of the porous medium, ii) the size distribution of the recovered particles in the effluent, iii) the mass of the deposited particles and its size distribution. Many interesting results are obtained, on the role of each parameter studied, on the space-time evolution of the clogging
2
Anand, Karan. "Simulation numérique des interactions particule-particule et particule-paroi dans les écoulements turbulents chargés en particules non-sphériques." Electronic Thesis or Diss., Université de Toulouse (2023-....), 2024. http://www.theses.fr/2024TLSEP014.
Abstract:
Il est indéniable que les écoulements chargés de particules sont fréquents, tant dans la nature qu'au niveau industriel. Comprendre le comportement de ces écoulements est compliqué car, en plus de la nature stochastique de la phase porteuse turbulente, nous devons faire face au comportement aléatoire de la phase dispersée et à la manière dont elles s'influencent mutuellement. Il est impératif d'avoir une connaissance détaillée de la nature de la phase dispersée (distribution de la taille des particules, forme) et de la manière dont elle interagit avec les autres (collisions, forces électrostatiques). La majorité de la littérature existante sur les écoulements chargés de particules traite de particules sphériques idéalisées. Or, de nombreux processus, qu'ils soient naturels (cristaux de glace, grains de pollen, phytoplanctons) ou industriels (fibres textiles ou de pâte à papier, suie de combustion), comportent des particules dont la forme est anisotrope. L'étude du mouvement et de la dynamique d'une particule anisotrope dans une turbulence est une tâche difficile. Il faut tenir compte de l'orientation et du mouvement de rotation des particules, qui sont fortement couplés au mouvement de translation de la particule. On sait peu de choses sur l'effet des collisions si l'on suppose que les particules ont une forme généralement ellipsoïdale. Même les collisions sans frottement entraînent un transfert entre les énergies cinétiques de translation et de rotation. Ce couplage inhérent des mouvements de translation et de rotation peut modifier sensiblement la configuration de l'écoulement. En outre, les taux de collision et les échelles de temps pour les particules non-sphériques inertielles n'ont pas été étudiés dans ce cadre. L'objectif de cette étude est donc d'analyser les collisions dans des écoulements non homogènes statistiquement stables chargés de particules ellipsoïdales afin de comprendre, d'identifier l'effet dominant et de soutenir le développement d'approches statistiques lagrangiennes (Monte-Carlo) ou eulériennes. L'effet des collisions a été étudié et modélisé tout d'abord pour un écoulement gaz-solide en canal avec un mélange binaire de particules sphériques. Ensuite, les collisions ont été examinées pour des particules ellipsoïdales dans un écoulement granulaire sec. Enfin, l'effet de la forme des particules sur les collisions est étudié dans un écoulement en canal. Les forces de traînée et de portance du fluide ainsi que les couples appliqués aux particules ellipsoïdales ont été pris en compte dans ce casThere is no denying the fact that particle-laden flows are a frequent occurrence both naturally as well as at the industrial stage. Understanding the behaviour of these flows is complicated because, in addition to the stochastic nature of the turbulent carrier phase, we have to deal with the random behaviour of the dispersed phase and how they affect each other. It is imperative to have detailed knowledge regarding the nature of the dispersed phase (particle-size distribution, shape and how it interacts with one another (collisions, electrostatic forces). A majority of the existing literature on particle-laden flows deals with idealized spherical particles. Whereas, many processes including both natural (ice crystals, pollen grains, phytoplanktons) and industrial (textile or pulp fibres, combustion soot) have particles that are anisotropic in shape. Studying the motion and dynamics of an anisotropic particle in a turbulent is a challenging task. One has to take into account the orientation and rotational motion of the particles which are strongly coupled with the translational motion of the particle. Little is known regarding the effect of collisions if particles are assumed to have a generally ellipsoidal shape. Even frictionless collisions lead to transfer between translational and rotational kinetic energies. This inherent coupling of translation and rotational motion can noticeably change the configuration of the flow. Furthermore, the collision rates and timescales for inertial non-spherical particles have not been studied in this framework. Hence, the purpose of this study is to analyze collisions in non-homogeneous statistically steady flows loaded with ellipsoidal particles to understand, identify the dominant effect and support the development of statistical Lagrangian (Monte-Carlo) or Eulerian approaches. The effect of collisions has been investigated and modelled first for gas-solid channel flow with a binary mixture of spherical particles. Then collisions were examined for ellipsoidal particles in a dry granular flow. Finally, the effect of particle shape on collisions is studied in a channel flow. The fluid drag and lift forces as well as torques applied on the ellipsoidal particles were considered in this case
3
Petitjean, Alain. "Simulation lagrangienne d'écoulements gaz-solide en conduite avec prise en compte des interactions entre particules." Nancy 1, 1994. http://www.theses.fr/1994NAN10061.
Abstract:
Dans le but d'apporter une contribution aux techniques de prédiction des écoulements gaz-solide par simulation lagrangienne, on se propose de simuler le transport de particules sphériques en suspension dans l'air, en s'attachant plus particulièrement à tenir compte des interactions entre particules. Un premier chapitre est consacré à la description détaillée du calcul d'une trajectoire en faisant une revue bibliographique portant sur les actions du fluide sur les particules, et sur la modélisation des interactions particules-paroi. Quant aux interactions, ou collisions, entre particules, elles sont introduites, par une méthode probabiliste originale, dans les calculs de trajectoires d'une simulation lagrangienne. La validation du code de simulation réalisé est effectuée par comparaison des profils de concentration et de vitesse, et de l'évolution de la pression le long d'un circuit, avec des résultats expérimentaux connus. Une étude paramétrique approfondie démontre l'influence prépondérante des phénomènes de paroi, ainsi que des grandeurs caractéristiques des collisions, en particulier sur l'évolution de la pression. La discussion des résultats permet de conclure sur la difficulté de la prévision des pertes de charge si l'on ne dispose pas d'informations précises sur ces différents paramètres
4
Dugois, Kévin. "Simulation à l’échelle microscopique et analyse macroscopique de l’imprégnation d’un matériau composite par un fluide chargé en particules." Thesis, Bordeaux, 2017. http://www.theses.fr/2017BORD0011/document.
Abstract:
Dans le but d’améliorer le comportement thermo-mécanique des aubes de turbine présentes dans les moteurs d’avion développés par SAFRAN, il est nécessaire de mettre au point un nouveau matériau composite. Le procédé de fabrication de ce matériau est complexe et requiert une densification par voie liquide divisée en deux étapes. Cette thèse s’intéresse à la modélisation numérique de la première étape appelée Slurry Cast/APS.Celle-ci consiste en l’injection et le confinement, dans la préforme fibreuse, de particules préalablement mises en suspension. Pour cela, nous avons développé à l’échelle des fibres,un modèle qui utilise les équations de Navier-Stokes incompressibles et monophasiques ,l’équation de Phillips [Phillips et al., 1992] et une loi rhéologique [Krieger, 1972]. Après validation des résultats numériques par comparaison avec des résultats expérimentaux [Hampton et al., 1997] et théoriques [Belfort et al., 1994], le modèle est utilisé pour simuler l’écoulement autour de géométries de tissage proches du matériau étudiéIn order to improve thermo-mechanical behavior of tubine blades in SAFRAN engines plane, a new composite material is necessary. The manufacturing process to obtain this composite is intricate and requires a two steps fluid densification process. This thesis focuses on numerical simulation of the first one called Slurry Cats/APS. In this step, suspended particles are introducted and captured in the reinforcement. For that purpose,we carry out a model at fiber scale, using Navier-Stokes equations in incompressible and monophasic formulation, Phillips equations [Phillips et al., 1992] and a rheological law [Krieger, 1972]. After validation step consisting in a comparison of computational results with experiments [Hampton et al., 1997] and theorical law [Belfort et al., 1994], this model has been used to simulate flow around geometries similar to those encountered in our composite material
5
Tekam, Sydney-Miles. "Modélisation et simulation numérique d'écoulements gazeux chargés de particules d'huile dans un circuit de décantation de moteur." Paris, ENSAM, 2006. http://www.theses.fr/2006ENAM0016.
6
vermorel, olivier. "Etude numérique et modélisation de la modulation de la turbulence dans un écoulement de nappe chargée en particules." Phd thesis, Institut National Polytechnique de Toulouse - INPT, 2003. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00007407.
Abstract:
Ce travail de thèse est consacré à l'étude numérique et théorique de la modulation de la turbulence par des particules. Cette étude s'appuie sur des résultats issus de simulations de type Euler/Lagrange qui résolvent directement les équations instantanées de la phase gazeuse et effectuent un suivi de trajectoires des particules. La configuration étudiée représente une nappe de particules injectées à haute vitesse dans une turbulence homogène isotrope décroissante. Le mouvement des particules est supposé uniquement gouverné par la force de traînée visqueuse. Le chargement en particules est suffisamment important pour que les particules influent sur la phase gazeuse (couplage inverse) mais suffisamment faible pour pouvoir négliger les collisions interparticulaires. Une analyse des équations de transport des principales grandeurs moyennes de l'écoulement est menée pour déterminer les effets directs et indirects des particules sur la turbulence fluide. L'étude des transferts d'énergie entre phases montre que la présence des particules tend à détruire la turbulence gazeuse au centre de la nappe et à l'augmenter à la périphérie. Ce dernier effet est causé par la forte corrélation entre la distribution de particules et la vitesse instantanée du gaz. Le modèle k-epsilon est ensuite étudié et la validité de ses hypothèses de fermeture en écoulement diphasique est éprouvée à l'aide de tests a priori. une nouvelle formulation de type viscosité turbulente, fonction des paramètres diphasiques, est utilisée pour modéliser le tenseur de Reynolds du gaz. Une équation de Langevin diphasique est également testée pour modéliser les équations de vitesse de dérive et de covariance des fluctuations de vitesse fluide-particules.
7
Vermorel, Olivier. "Étude numérique et modélisation de la modulation de la turbulence dans un écoulement de nappe chargée en particules." Toulouse, INPT, 2003. http://ethesis.inp-toulouse.fr/archive/00000004/.
Abstract:
Ce travail de thèse est consacré à l'étude numérique et théorique de la modulation de la turbulence par des particules. Cette étude s'appuie sur des résultats issus de simulations de type Euler/Lagrange qui résolvent directement les équations instantanées de la phase gazeuse et effectuent un suivi de trajectoires des particules. La configuration étudiée représente une nappe de particules injectée à haute vitesse dans une turbulence homogène isotrope décroissante. Le mouvement des particules est supposé uniquement gouverné par la force de traînée visqueuse. Le chargement en particules est suffisamment important pour que les particules influent sur la phase gazeuse (couplage inverse) mais suffisamment faible pour pouvoir négliger les collisions interparticulaires. Le transfert de quantité de mouvement des particules vers le gaz cause une forte accélération du gaz au centre de la nappe. A la périphérie de la nappe, on constate une importante augmentation de la turbulence gazeuse principalement due aux termes de production par les gradients moyens de vitesse (effet indirect des particules). L'analyse des termes de transfert d'énergie cinétique entre phases montre que l'effet direct des particules est de détruire la turbulence au centre de la nappe et de l'augmenter à la périphérie. Ce dernier effet est causé par la forte corrélation entre la distribution de particules et la vitesse instantanée du gaz. Le modèle k-[ epsilon ] est ensuite étudié et la validité de ses hypothèses de fermeture en écoulement diphasique est éprouvée à l'aide de tests a priori. Une nouvelle formulation de type viscosité turbulente, fonction des paramètres diphasiques, est utilisée pour modéliser le tenseur de Reynolds du gaz. La modélisation du terme de couplage diphasique pour l'équation de taux de dissipation est remise en cause. Une équation de Langevin diphasique est également testée pour modéliser les équations de vitesse de dérive et de covariance des fluctuations de vitesse fluide-particules.
8
Schneider, Jean. "Dynamique non-newtonienne de courants de gravité chargés en particules : Étude en régime turbulent." Electronic Thesis or Diss., Université de Lorraine, 2023. http://www.theses.fr/2023LORR0308.
Abstract:
Les courants de gravité sont des phénomènes géophysiques qui se manifestent principalement dans les environnements océaniques. Ces courants ont été l'objet de nombreuses études en l'absence de particules. Toutefois, leur dynamique devient significativement plus complexe lorsqu'il y a des particules en suspension. Dans cette thèse nous cherchons à caractériser la dynamique de ces courants en présence de particules dans des configurations multiples correspondant à des configurations retrouvées dans la nature. L'utilisation de nouvelles techniques de mesures à haute résolution spatiale et temporelles permet de sonder la structure interne de ces courants dans le cas d'écoulements isodenses et d'isoler les effets de viscosité à haute concentration. Cette technique permet ensuite de sonder la structure interne de courants de gravité chargés en particules selon leur propriété de flottabilité (sédimentation, isodensité, crémage). Pour finir, des configurations représentatives de celles que l'on retrouve dans la nature permettent de mettre en lumière des dynamiques bien plus complexes que celles attendues. L'apparition d'effets de convection est révélée par l'étude de courants hypopycnaux chargés en particulesGravity currents are geophysical phenomena that occur mainly in oceanic environments. These currents have been the subject of numerous studies in the absence of particles. However, their dynamics become significantly more complex when particles are in suspension. In this thesis, we aim to characterize the dynamics of these currents in the presence of particles in multiple configurations corresponding to those found in nature. The use of new measurement techniques with high spatial and temporal resolution enables us to probe the internal structure of these currents in the case of isodense flows, and to isolate the effects of high-concentration viscosity. This technique can then be used to probe the internal structure of particle-laden gravity currents according to their buoyancy properties (sedimentation, isodensity, creaming). Finally, configurations representative of those found in nature reveal dynamics far more complex than expected. The appearance of convection effects is revealed by the study of particle-laden hypopycnal currents
9
Sagot, Benoît. "Contribution à l'étude du transfert thermophorétique, appliqué à l'intensification des processus de séparation gaz/particules en écoulement à phase dispersée." Compiègne, 2010. http://www.theses.fr/2010COMP1903.
Abstract:
Ce travail de thèse est centré sur l’analyse des possibilités d’amélioration du rendement de capture d’un aérosol par utilisation de l’effet thermophorétique. Les particules liquides mises en oeuvre lors des essais possèdent des diamètres pouvant aller de quelques dizaines de nanomètres à quelques microns. Pour ces tailles de particule, on observe une forte dispersion des coefficients de diffusion thermophorétique Kth évalués avec les modèles disponibles dans la littérature. Une première partie de cette étude se concentre sur une détermination expérimentale du coefficient de diffusion thermophorétique, dans le régime de transition (valeurs du nombre de Knudsen comprises dans la plage 0,1 < Kn < 10), et pour une valeur moyenne du rapport des conductivités thermiques gaz/particule proche de 0,1. Un dispositif expérimental original, basé sur une évolution de la méthode de pénétration classique, a été mis en oeuvre. Il permet une détermination robuste du coefficient de diffusion thermophorétique Kth, et on a pu montrer que le modèle le plus pertinent est celui proposé par Beresnev et Chernyak, tandis que le modèle de Talbot conduit à une surévaluation importante du coefficient Kth dans le régime de transition. La deuxième partie de l’étude concerne l’analyse d’une configuration classique de jet impactant, qui permet d’étudier expérimentalement le couplage entre la dérive inertielle et la migration thermophorétique. On constate que pour toutes les classes granulométriques, une augmentation de l’écart de température jet chaud / paroi froide produit un gain de dépôt. Pour identifier les mécanismes qui produisent cette intensification, un modèle semi analytique a été proposé. Ce modèle a confirmé que l’intensification constatée pour les fines particules est bien due à une migration thermophorétique. Pour des tailles de particules plus importantes, on a établi qu’il existe un couplage entre les deux mécanismes de dérive, qui produit un décalage du diamètre de coupure de l’impacteur, et ainsi une augmentation significative du rendement de dépôt cumulé en masseThe present study investigates the improvement possibilities of aerosol capture efficiency, by the use of a thermophoretic effect. The liquid particles employed for measurements have diameters ranging from a few tens of nanometers to a few microns. For these particle sizes, one can note a great disparity of the thermophoretic diffusion coefficients Kth evaluated with the various models available in the literature. The first part of this study focuses on an experimental determination of the thermophoretic diffusion coefficient, in the transition regime (values of the Knudsen number in the range 0,1 < Kn < 10), and for an average value of the gas/particle conductivity ratio close to 0,1. An original experimental device was used, which is based on an evolution of the classical penetration method. With this device, a robust determination of the thermophoretic diffusion coefficient Kth is obtained, and we have shown that the most relevant model appears to be the one proposed by Beresnev and Chernyak, while Talbot’s model led to an important overvaluation of the Kth coefficient, in the transition regime. The second part of the study relates to the analysis of the classical impinging jet configuration, which is used to study experimentally the coupling possibilities between the inertial drift and the thermophoretic migration. It is noted that for any particle-size range, a deposition improvement is obtained when increasing the hot jet/cold wall temperature difference. To identify the mechanisms which produce this intensification, a semi-analytical model was proposed. This model confirmed that the intensification observed for the fine particles is due to a thermophoretic migration. For larger particle sizes, we established that a coupling between the two drift mechanisms is operating, which produces a shift of the impactor
10
Rabiai, Fares. "Étude de la migration radiale de particules dans un écoulement : application à la séparation de fibres papetières et de charges minérales." Grenoble INPG, 1994. http://www.theses.fr/1994INPG0039.
Abstract:
Cette these est consacree a l'etude du mecanisme de fractionnement des fibres par taille, resultat que l'on observe lorsqu'une suspension fibreuse de faible consistance est en ecoulement dans un tube horizontal de faible diametre. Pour expliciter ce mecanisme nous avons utilise une technique de visualisation par camera video qui permet de suivre, lors de son deplacement, une injection de suspension fibreuse dans un ecoulement stabilise. L'effet des mouvements secondaires et de la taille des flocs dans le phenomene de classage est mis en evidence. Cette analyse remet en cause le bien-fonde des modelisations anterieures basees sur le comportement individualise des fibres. L'effet des forces de gravite, de la concentration de la suspension et de la vitesse d'ecoulement sur l'aptitude au classage des fibres pour un ecoulement sont explicites. Les vitesses et concentrations locales, dans un ecoulement de suspension fibreuse en milieu dilue, ont ete mesurees respectivement par une sonde de pitot et par un capteur optique mettant en uvre la diffusion de la lumiere. Les resultats obtenus permettent d'arriver aux conclusions suivantes: le profil de vitesse du fluide n'est pas perturbe par la presence de particules en suspension a faible concentration, le profil de concentration ne presente pas de gradient radial de concentration synonyme d'une migration laterale des fibres ou fines en ecoulement, ce qui disqualifie les differents modeles qui se basent sur cette hypothese pour expliquer le phenomene de classage
11
Hadri, Ferhat. "Contribution à l'étude de la réduction de la traînée en écoulement turbulent d'une solution de CTAC." Phd thesis, Université de Caen, 2008. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00464084.
Abstract:
La réduction de la traînée est un phénomène d'écoulement qui, par la présence de très petites quantités d'additifs (polymères ou tensio-actifs) dans un fluide quelconque, consiste en une réduction significative du frottement à la paroi en régime turbulent. Certaines solutions d'additifs, en interagissant avec la structure de la turbulence conduisent à une réduction du frottement pouvant aller jusqu'à 90 % par rapport au solvant pur. Ceci induit une réduction de la puissance de pompage de l'ordre de 30 %. La réduction de la traînée peut trouver son application dans des systèmes de chauffage et de refroidissement urbains, dans le domaine pétrolier (pipelines), ... Dans ce travail de thèse une contribution à l'étude de ce type d'écoulement a été menée. Une solution réductrice de la traînée à base de « CTAC/NaSal » à faible concentration a été largement explorée. La rhéométrie, la vélocimétrie par images de particules (PIV) et des modèles numériques sont utilisés. Ainsi, les solutions de tensio-actifs ont été caractérisées rhéologiquement. Plusieurs paramètres influençant la réduction de la traînée en conduite ont été étudiés. Le phénomène de glissement à la paroi a été abordé par une étude dans une géométrie de Couette. Enfin, un modèle de comportement rhéologique issu des mesures rhéologiques a été testé par Simulation Numérique Directe (DNS). Les principaux résultats qui ressortent de ce travail montrent que le mécanisme de la réduction de la traînée est conditionné par plusieurs paramètres par contre, le glissement à la paroi n'est pas forcement responsable de la réduction de la traînée.
12
Legrand, Alexandra. "Faisabilité technologique du traitement thermique en continu de fluides chargés en particules en utilisant trois technologies de chauffage." Compiègne, 2005. http://www.theses.fr/2005COMP1550.
Abstract:
L'objectif général de ce travail expérimental est de substituer au traitement thermique discontinu un traitement continu par l'intermédiaire de trois technologies (chauffage conventionnel, chauffage ohmique et Tube à Passage de Courant) et pour deux produits alimentaires complexes (fluides/particules). La littérature met en évidence des lacunes tant sur le plan hydrodynamique (influence de la phase solide sur l'état de la suspension) que sur la connaissance des transferts thermiques au cours de la transformation des produits dans les équipements industriels. Dans ce contexte, une étude hydrodynamique a été menée et a montré que l'état de la suspension a pu être caractérisé par une appréciation qualitative de l'écoulement et corrélée aux facteurs régissant la séparation solide/liquide. Une méthode optique simple et rapide a permis d'obtenir la distribution cumulée en particules et de définir des critères quantitatifs '*)0, y*50, x' 0 et X*10) pour caractériser l'état de la suspension. L'étude thermique a montré les difficultés pour stériliser en continu le produit PMB'2 (phénomènes de bouchage et de dégradation des particules, suspension décantée, instabilités électriques et thermiques liées à la présence d'une couche isolante, forte hétérogénéité des températures, faible concentration en particules). En revanche, pour le produit PRA', les essais de stérilisation ont démontré la faisabilité du procédé continu. Ils n'ont mis en évidence aucune incidence de la technologie de chauffage sur la qualité du produit. Il est donc possible d'obtenir des produits de qualité équivalente à celle actuellement présentes sur les produits appertisés. Les calculs des valeurs stérilisatrices Fo ont montré que le chauffage ohmique est la technologie de chauffage la plus adaptéeThe objective of this work is to substitute a discontinuous heat treatment of two heterogeneous liquid/particle foodstuffs by a continuous treatment with conventional and alternative technologies (conventional heating, direct Joule effect and indirect Joule effect). An hydrodynamic study was showed that the suspension could be described by a qualitative appreciation. A simple and fast optical method permitted to obtain the cumulative distribution of particles and to define quantitative criteria to characterize the suspension. Thermal study showed that the sterilisation of a product by a continuous processing is not interesting for the following reasons: apparatus clogging, particle degradation, phase separation, electrical and thermal instabilities related to the presence of an insulating seed coat, heterogeneous temperature profiles and low particles concentration). On the other hand, the stérilization of another product proved the feasibility of the continuous processing. They did not highlight any incidence of the heat technology on the product quality. It is thus possible to obtain products of equivalent quality to that currently present on the canned foods
13
Cavata, Christian. "Production de pions chargés dans les collisions noyau-noyau à des énergies comprises entre 400 et 800 Mev par nucléon." Paris 11, 1989. http://www.theses.fr/1989PA112271.
Abstract:
Cette thèse est consacrée à l'étude expérimentale de la production de pions dans les collisions d'ions lourds relativistes. Les deux premiers chapitres sont consacrés à la présentation de la physique étudiée au moyen des collisions d'ions lourds, ainsi qu'à un éventail des modèles théoriques existants. Les données sur lesquelles s'appuie cette thèse ont été recueillies auprès de l'accélérateur SATURNE grâce au détecteur DIOGENE, que nous présentons au chapitre III. Le dernier chapitre est entièrement consacré à l'exposé de nos résultats. Nous y présentons dans un premier temps la technique d'analyse de données, ainsi que notre méthode de sélection de la centralité des collisions. Après avoir présenté les normalisations pour l'ensemble des systèmes étudiés, nous proposons une étude systématique des multiplicités de pions: variation du nombre de pions produits en fonction de la centralité des collisions, comparaison au modèle de cascade intranucléaire et détermination de l'équation d'état, variation en fonction de l'énergie ou de la taille du système. La distribution de multiplicité de pions a les caractéristiques d'une distribution de Poisson, ce qui nous permet d'écarter l'éventualité d'une production cohérente des pions. Nous présentons ensuite nos mesures de sections efficaces doublement différentielles, ainsi que notre méthode de paramétrisation des données. Nous posons ensuite la question de l'origine des pions et tentons d'y répondre en mettant en évidence la contribution de la résonance delta et des processus directs à une collision inélastique nucléon-nucléon. Nous clôturons notre étude par une présentation des mesures d'écoulement collectif des pions (sections efficaces trois fois différentielles)This thesis is devoted to the experimental study of pion production in relativistic heavy ions collisions. The first two chapters introduce the basic concepts and offer a review of the currently used theoretical models. The data presented were taken at the SATURNE accelerator with the DIOGENE detector (chapter III). The last part is totally devoted to our results. The data analysis is described, with an emphasis on the impact parameter selection. The pion multiplicity is systematically studied as concerns its various aspects and implications. The impact parameter, bearn energy and system size dependence are presented and compared with the results of intranuclear cascade calculation. The possibility of determining the nuclear equation of state from this comparison is discussed. The pion multiplicity distribution is consistent with a Poisson law which rules out any coherent pion production mechanism. The double differential cross-sections are then presented for large and small impact parameters. The question of pion origin in heavy ion collisions is discussed by tagging the one nucleus-nucleus inelastic collision process and the delta resonance contribution. Finally, a systematic study of pion flow is given along with a possible explanation by pion absorption in nuclear matter
14
Ouchene, Rafik. "Dispersion de particules non-sphériques en écoulement turbulent." Thesis, Université de Lorraine, 2015. http://www.theses.fr/2015LORR0275/document.
Abstract:
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 trajectoiresThe present work is a part of a program research ANR PLAYER (started from January 2012), the aim of the project is to extend the simulations of gaz-particles flow to the non-spherical particles with a large range of inertia. The main objectives of this project consist, firstly, on the founding of hydrodynamic forces and torques occurring on these non-spherical particles. As results, we focus on the additional degrees of freedom that must be considered, shape effects and effects of inertia. Secondly, we are interested on the study of particle-turbulence interaction and particle-particle interaction. The aim of this Phd thesis consists on the studying of the dispersion of solide non-spherical particles in turbulent channel flow at mesoscopic scale. In order to achieve this work, we considered a one way coupling and we used a technique of Particles Lagrangian Tracking coupled with a Direct Numerical Simulation of the turbulent channel flow (DNS/PLT). This technique requires a well prediction of hydrodynamic forces and torques occurring on each particle. In addition, this technique requires a coupling of translational and rotational motions. Firstly, a Direct Numerical Simulation is used with a body-fitted method in CFD code Ansys-Fluent to simulate flow around ellipsoids. Based on the obtained results, models of correlation for hydrodynamic coeffients (drag, lift and torque) are proposed. The major results of this part is the accuracy models for a large ranges of particles Reynolds number, aspect ratio and orientations. Indeed these models take the particle Reynolds number Rep ∈ [1-240], the shape (aspect ratio w ∈ [0.2-32]) and the orientation of the particle into account. Secondly, these models of correlation as well as translational and rotational motions are implemented in the in-house DNS code. After a rigorous validation of the code using a different test cases, simulations of dispersion of ellipsoidals particles in a tubulent channel flow is performed for a moderate Reynolds number. Three main effects are investigated in this study: shape effect, inertial effect and the “effect of crossing trajectories”
15
Toussaint, Jean-Christophe. "Influence de l'hydrodynamique sur la déposition de particules dans un écoulement bidimensionnel." Nancy 1, 1993. http://www.theses.fr/1993NAN10029.
Abstract:
Tous les travaux récents concernant la déposition de particules en suspension au sein d'un fluide en écoulement bidimensionnel ignorent les effets d'origine hydrodynamique, l'écoulement étant simulé dans un modèle de diffusion dirigée. Nous proposons une approche originale dans laquelle l'hydrodynamique de l'écoulement est simulée par un automate cellulaire. Les paramètres importants sont: la vitesse d'écoulement du fluide loin du substrat, le profil initial de vitesse dans le fluide (couette ou poiseuille), la concentration en impuretés, la probabilité de collage des impuretés sur le substrat ou le dépôt. Cette étude montre que l'étape initiale de la formation du dépôt peut être décrite par un modèle de déposition aléatoire, que les propriétés du dépôt sont peu sensibles au type de profil de vitesse ou a la valeur de la vitesse imposés initialement et que les amas individuels constituant le dépôt sont inclinés dans le sens opposé à l'écoulement. Un modèle simple, considérant uniquement le profil de vitesse à l'interface fluide-dépôt, permet de rendre compte des résultats obtenus. Alors que le dépôt est compact à grande échelle, les amas qui le constituent sont des fractales anisotropes. Leur distribution est une fonction homogène généralisée de la masse et du temps. Les exposants critiques, statiques ou dynamiques, sont déduits de cette distribution. Un calcul analytique des profils de vitesse et de concentration est proposé. Les résultats numériques sont en bon accord avec cette approche de type champ moyen
16
Thiam, Elhadji Ibrahima. "Modélisation et simulation numérique directe des transferts de chaleur dans les écoulements fortement chargés en particules." Thesis, Toulouse 3, 2018. http://www.theses.fr/2018TOU30086.
Abstract:
Les travaux de simulation menés au cours de cette thèse ont eu pour but de caractériser et de comprendre les phénomènes liés au transfert de chaleur dans des configurations de réseau aléatoire de particules ou de lit fluidisé. Sur la base de simulations numériques résolues à l'échelle des particules, ces configurations d'écoulements diphasiques anisothermes permettent d'extraire des grandeurs physiques locales liées à la microstructure de la suspension ou des informations globales tel que le coefficient de transfert moyen du lit. La première étape des travaux a consisté en la vali- dation de l'outil numérique autant sur l'hydrodynamique que sur le transfert thermique en passant par différents cas d'études académiques ( convection et conduction autour d'une sphère isolée). Ensuite une analyse détaillée du transfert de chaleur est conduite sur des lits fixes pour différentes fractions volumiques de particules, plusieurs nombres de Reynolds et de Prandtl afin d'aboutir à une modélisation macroscopique du flux de chaleur. Sur les configurations de lit fluidisé, les paramètres de simulation ont été variés afin d'étudier la sensibilité des différentes grandeurs hydrodynamiques à la résolution du maillage. Ceci a permis de déterminer les configurations de simulations de lit fluidisé liquide-solide anisotherme pour un coût de calcul modéré. Enfin, une analyse comparative du transfert thermique entre lits fixes et lits fluidisés a mis en évidence les spécificités liées à l'agitation des particules sur le transfert. Ces études ont été conduites dans le but d'obtenir une meilleure modélisation mésoscopique des échanges thermiques dans les écoulements diphasiques et ainsi améliorer leur modélisation à l'échelle macroscopiqueTo better characterize and understand heat transfer in fixed and fluidized beds of particles, numerical studies have been carried out in this work. Based on fully Particle Resolved Numerical Simulation (PR-DNS) local and instantaneous informations have been obtained at microscopic scale and further analyzed at macroscopic scale by means of volume and time averages. The first step consisted in a thorough validation of the numerical code on academic configurations (conduction and convection around a single particle). Then, an analysis in arrays of random fixed particles was carried out for several particle volume fractions, Reynolds and Prandtl numbers. From this analysis, the solid-fluid heat transfer was investigated at macroscopic scale and a closure model for the pseudo-turbulent heat flux was proposed. Finally, fluidized bed simulations were performed. These simulations needed a preliminary numerical study in order to select appropriate numerical parameters for accurately reproducing the fluidization with a moderate computational cost. Furthermore, a comparative study of the heat transfer in fixed and fluidized beds was carried out. The entire study aimed at improving the understanding of the heat transfer in particulate flows and dense regimes, in order to provide information for the modeling at macroscopic scale
17
Kouidri, Frédéric. "Etude des écoulements turbulents chargés de particules : application à l'encrassement particulaire des échangeurs à plaques corruguées." Université Joseph Fourier (Grenoble), 1997. http://www.theses.fr/1997GRE10022.
Abstract:
Ce travail propose une etude numerique et experimentale du comportement d'un ecoulement liquide turbulent charge de particules solides. Le contexte industriel est celui de l'encrassement particulaire des echangeurs de chaleur a plaques. L'observation visuelle ainsi que les mesures de velocimetrie a l'interieur d'une maquette font apparaitre l'existence de structures tourbillonnaires coherentes de grande dimension et confirment le lien etroit entre le depot de particules et la dynamique de l'ecoulement. Les tourbillons contribuent a creer des zones preferentielles de contact entre paroi et particules et faconnent le depot selon un mecanisme precis. Deux processus d'arrachement du depot ont egalement ete mis en evidence. Les phenomenes hydrauliques et les comportements particulaires mis en evidence dans l'etude experimentale sont compares a des cas types dans une etude bibliographique. Une etude numerique basee sur l'utilisation du logiciel trio - developpe au commissariat a l'energie atomique, cea permet de completer l'etude en s'attachant a predire le comportement des particules, couple de facon dynamique a l'ecoulement turbulent. L'approche est basee sur un couplage entre la simulation pseudo-directe de l'ecoulement turbulent et un modele lagrangien pour les trajectoires des particules. Les resultats obtenus ont permis de conclure a un bon accord qualitatif entre les resultats numeriques et les mesures experimentales. La disposition du depot sur la surface du canal est globalement retrouvee par la simulation numerique. L'influence de certains parametres sur le phenomene d'encrassement comme le regime d'ecoulement (re=5000 ou re=10000), la disposition horizontale ou verticale du canal ou le diametre des particules (d#p=100 m ou d#p=25 m) a ete etudiee
18
Mongruel, Anne. "Étude expérimentale de suspensions de particules anisotropes en écoulement élongationnel." Phd thesis, Ecole Nationale des Ponts et Chaussées, 1994. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00520739.
Abstract:
Ce travail comporte deux parties indépendantes: la première concerne les suspensions de particules anisotropes en écoulement élongationnel, la seconde porte sur l'étude en lois d'échelle des couches limites en convection thermosolutale. L'écoulement de suspensions de particules anisotropes présente en déformation élongationnelle des propriétés spécifiques liées à la géométrie des particules. Après la mise en oeuvre d'une cellule d'écoulement à orifice relisant une sollicitation élongationnelle bien définie, des suspensions de fibres non-browniennes sont étudiées dans deux régimes de concentration. En régime dilué, les résultats expérimentaux concernant la dynamique d'orientation d'une fibre sont bien décrits par les équations d'orientations du vecteur directeur obtenues analytiquement. En régime semi-dilué, l'écoulement présente une structuration remarquable, qui est étudiée en fonction de la fraction volumique et du rapport de forme des particules. Un modèle d'écoulement obtenu en minimisant l'énergie dissipée permet d'interpréter les résultats expérimentaux en termes de viscosité élongationnelle, et en relation avec les propriétés de la suspension à l'échelle des particules. Les écoulements de couche limite au voisinage d'une paroi verticale dans un milieu fluide soumis a des gradients de température et de concentration horizontaux présentent une grande variété de situations suivant la valeur des paramètres adimensionnels du problème. Une analyse combinant raisonnements en loi d'échelle et méthode intégrale permet de prédire complètement les différents régimes d'écoulement et les variations des couches limites. Les résultats sont corroborés par des solutions de similitude obtenues numériquement.
19
Sanchez, Stéphanie. "Modélisation de l'injection pariétale de particules dans un écoulement turbulent." Mémoire, Université de Sherbrooke, 2004. http://savoirs.usherbrooke.ca/handle/11143/1275.
Abstract:
Le mémoire intitulé Modélisation de l’injection pariétale de particules dans un écoulement turbulent fait état de l’étude du mouvement de particules liquides dans un écoulement d’air en turbulence par le biais de modèles mathématiques résolus numériquement. Les résultats ainsi obtenus sont ensuite comparés avec succès avec des données expérimentales. Le domaine géométrique de l’étude de cet écoulement biphasique est une soufflerie horizontale de section octogonale. L’originalité de ce projet réside dans la résolution mathématique du problème, qui évite toute résolution des équations de Navier-Stokes. De plus, cette étude met l’emphase sur l’impact de la turbulence sur la trajectoire des particules liquides ainsi que sur l’étendue de leur dispersion. Ce mémoire est composé de 4 chapitres. Le premier prend soin d’indiquer au lecteur les méthodes de résolutions alternatives au problème posé. Puis, les modèles mathématiques et codes commerciaux employés par l’auteur lors de la résolution sont énoncés dans le second chapitre. Le chapitre 3 fait état des étapes de validation de l’étude et présente les résultats obtenus tout en les comparant avec ceux d’une étude expérimentale. Finalement, le dernier chapitre se veut la conclusion de l’étude et présente les travaux futurs. L’étude démontre que la dispersion de particules liquides dans un écoulement turbulent est fortement influencée par leur passage dans la couche limite. Ainsi, la dispersion calculée par le modèle ici développé est légèrement inférieure à celle calculée par le logiciel commercial FLUENT, car ce dernier génère des valeurs de turbulence très élevée dans la couche limite. Finalement, la comparaison avec des résultats expérimentaux a démontré que l’allure de la courbe de la dispersion des particules en fonction du temps est semblable à celle calculée numériquement.
20
Yahiaoui, Samir. "Transport de petites particules par un écoulement de fluide visqueux." Paris 6, 2008. http://www.theses.fr/2008PA066384.
Abstract:
Ce mémoire contribue à l'étude des interactions hydrodynamiques particules-paroi dans un écoulement à faible nombre de Reynolds. Divers écoulements de Stokes axisymétriques sont calculés pour une sphère proche d'une paroi plane. On utilise ensuite les techniques de perturbation pour déterminer les forces hydrodynamiques : la force de traînée visqueuse inertielle et instationnaire pour le mouvement d'une sphère normal à une paroi plane, la force de portance pour une sphère en mouvement parallèle à une paroi dans différents écoulements ambiant, sans aucune restriction sur la distance séparant la sphère et la paroi. En régime de lubrification, on apporte également des corrections aux approximations des vitesses et pression du fluide dans le cas où la sphère sédimente perpendiculairement à la paroiThis work contributes to the study of hydrodynamic interactions between particles and wall in low Reynolds number fluid flow. Various axisymetric Stokes flows are calculated for a sphere near a plane wall. Perturbation techniques are then used to determine hydrodynamic forces, namely the viscous inertial unsteady drag force for the motion of a sphere normal to a plane wall and the lift on a sphere moving parallel to a plane wall in various ambient flow fields; regardless of the sphere to wall distance. In the lubrication regime, corrections are also derived for the approximated fluid velocity and pressure around a sphere settling normal to a wall
21
Desjonqueres, Philippe. "Modélisation lagrangienne du comportement de particules discrètes en écoulement turbulent." Rouen, 1987. http://www.theses.fr/1987ROUES004.
22
Vessaire, Jérémy. "Couplages particules/turbulence dans un écoulement tourbillonnaire et fortement ensemencé." Thesis, Lyon, 2019. http://www.theses.fr/2019LYSEN074.
Abstract:
Les écoulements chargés en particules sont omniprésents dans la nature (coulées pyroclastiques, gouttes d'eau dans les nuages ...) et l'industrie (mélangeurs industriels, combustion des gouttelettes de carburants dans un moteur diesel, polluants, etc). Souvent l'écoulement est turbulent et, dans un système réel, les interactions entre les particules et l'écoulement sont complexes de part la nature multi-échelle des structures de la turbulence et les diverses caractéristiques des particules. L'originalité de cette thèse est de se focaliser sur les écoulements très fortement chargés en particules, lorsque que les couplages entre les particules et le fluide les transportant sont très forts. Pour une première exploration, nous avons utilisé un écoulement de von Kármán vertical à un disque pour tenter de répondre à la problématique suivante : comment les particules modifient-elles la turbulence?Avant d'aborder celle-ci, nous nous sommes intéressés à des écoulements faiblement ensemencés à l'aide des diagnostics optiques pour d'une part caractériser la distribution spatiale de particules inertielles (billes de verres, dp=350 μm) et d'autre part essayer de démêler/comprendre les phénomènes de mise en suspension et de sédimentation de notre écoulement avec des particules légèrement inertielles. Ensuite nous avons étudié la modification de l'intensité de la turbulence en augmentant de manière non négligeable la fraction volumique de particules ([0-20]%). Dans cette situation la suspension (turbulente) est opaque, et les diagnostics optiques classiques de caractérisations de la phase liquide et solide sont peu utilisables. Pour cela nous avons développé et mis en place des mesures "multi-échelle" : (i) une mesure globale de la puissance mécanique injectée par le moteur nécessaire pour maintenir l'intensité de la turbulence de l'écoulement et (ii) une mesure des fluctuations de pression pour tenter une première approche de comment et à quelle échelle l'écoulement est impacté par les particules. Au travers de ces mesures nous avons mis en évidence un effet de la densité effective du mélange (fluide + particule) à grande échelle et une redistribution significative des fluctuations lorsque la fraction volumique de particules augmente en fonction du diamètre des particules. Enfin, dans le but de confirmer ces tendances, une première tentative de mesure de vitesses par Vélocimétrie Doppler Laser (LDV) est réalisée avec une solution d'indice optique adaptée entre le fluide et les particulesFlows transporting particles are ubiquitous in natural processes (pyroclastic flow, formation of rain droplets in clouds) and industrial systems (combustion of fuel droplets in engine, industrial mixer, pollutants transport). In most practical situations, the carrier flow is turbulent. Due to the random and multi-scale nature of the turbulence structures and the various characteristics of the particles, the interactions between the flow and the particles are complex. In this thesis, we focus on highly seeded particle laden flows, when the couplings between the particles dynamics and the carrier flow are very strong. We investigate this situation in a turbulent von Kármán swirling flow, driven with a single disk rotating along a vertical axis and focus on addressing the following questions: how is the particle suspension affected by the turbulence and the mean flow, and how do particles modify the turbulence ?In a first stage, using optical diagnoses, we investigated weakly seeded flows with the aim to characterize the spatial distribution of re-suspended inertial particles on one hand and to explore the competition between suspension and sedimentation phenomena on the other hand. Then we studied the modification of turbulence intensity when increasing the volume fraction of particles from 0% to 20%. In highly seeded situations, the suspension becomes opaque and classical optical diagnostics cannot be used anymore. We have therefore developed and implemented indirect "multi-scale" measurements: (i) a global measurement of the mechanical power injected by the engine required to maintain the flow mean velocity (ii) a measurement of local pressure fluctuations to investigate the typical scales at which the flow is impacted by the particles. Through these measurements, we have demonstrated both, an effect of the effective density of the mixture on large scale and a significant redistribution of the fluctuations across scales, with non-trivial dependencies on particle diameter. These point towards a leading role of two important mechanisms related to a modified effective rheology of the turbulent suspension on one hand and to an inertial reinjection of energy at the scale of particles wake on the other hand. Finally, in order to confirm these trends, a first attempt to directly measure velocity fluctuations in highly seeded suspension by Laser Doppler Velocimetry (LDV) have been made using an optical index matched solution adapted between the fluid and the particles. This opens promising perspectives for future studies
23
Mongruel, Anne. "Etude expérimentale de suspensions de particules anisotropes en écoulement élongationnel." Marne-la-vallée, ENPC, 1994. http://www.theses.fr/1994ENPC9409.
Abstract:
Ce travail comporte deux parties indépendantes: la première concerne les suspensions de particules anisotropes en écoulement élongationnel, la seconde porte sur l'étude en lois d'échelle des couches limites en convection thermosolutale. L'écoulement de suspensions de particules anisotropes présente en déformation élongationnelle des propriétés spécifiques liées a la géométrie des particules. Après la mise en œuvre d'une cellule d'écoulement a orifice réalisant une sollicitation élongationnelle bien définie, des suspensions de fibres non-browniennes sont étudiées dans deux régimes de concentration. En régime dilue, les résultats expérimentaux concernant la dynamique d'orientation d'une fibre sont bien décrits par les équations d'orientations du vecteur directeur obtenues analytiquement. En régime semi-dilue, l'écoulement présente une structuration remarquable, qui est étudiée en fonction de la fraction volumique et du rapport de forme des particules. Un modèle d'écoulement obtenu en minimisant l'énergie dissipée permet d'interpréter les résultats expérimentaux en termes de viscosité élongationnelle, et en relation avec les propriétés de la suspension à l'échelle des particules. Les écoulements de couche limite au voisinage d'une paroi verticale dans un milieu fluide soumis à des gradients de température et de concentration horizontaux présentent une grande variété de situations suivant la valeur des paramètres adimensionnels du problème. Une analyse combinant raisonnements en loi d'échelle et méthode intégrale permet de prédire complètement les différents régimes d'écoulement et les variations des couches limites. Les résultats sont corrobores par des solutions de similitude obtenues numériquement.
24
Delestre, Barbara. "Reconstruction 3D de particules dans un écoulement par imagerie interférométrique." Electronic Thesis or Diss., Normandie, 2022. http://www.theses.fr/2022NORMR116.
Abstract:
Pour de nombreuses applications industrielles ou environnementales, il est important de mesurer la taille et le volume de particules de formes irrégulières. C'est par exemple le cas dans le cadre du givrage des aéronefs qui se produit durant les vols, où il est nécessaire de mesurer in-situ la teneur en eau et la teneur en glace dans la troposphère afin de détecter et d’éviter les zones à risques. Notre intérêt s’est porté sur l’imagerie interférométrique en défaut de mise au point, une technique optique offrant de nombreux avantages (large champ de mesure, gamme de tailles étudiée étendue [50 μm : quelques millimètres], distance particule/appareil de mesure de plusieurs dizaines de centimètres…). Au cours de ces travaux de thèse, nous avons montré que la reconstruction 3D d'une particule peut se faire à partir d'un ensemble de trois images interférométriques de cette particule (sous trois angles de vue perpendiculaires). Cela peut être fait en utilisant l'algorithme de réduction d'erreur (ER) qui permet d'obtenir la fonction f(x,y) à partir des mesures du module de sa transformée de Fourier 2D |F(u,v)|, en reconstruisant la phase de sa transformée de Fourier 2D. La mise en œuvre de cet algorithme nous a permis de reconstruire la forme de particules irrégulières à partir de leurs images interférométriques. Des démonstrations expérimentales ont été réalisées à l'aide d'un montage spécifique basé sur l'utilisation d’une matrice de micro-miroirs (DMD) qui génère les images interférométriques de particules rugueuses programmables. Les résultats obtenus sont très encourageants. Les volumes obtenus restent assez proches du volume réel de la particule et les formes 3D reconstruites nous donnent une bonne idée de la forme générale de la particule étudiée même dans les cas les plus extrêmes où l'orientation de la particule est quelconque. Enfin, nous avons montré qu'une reconstruction 3D précise d'une particule rugueuse "programmée" peut être effectuée à partir d'un ensemble de 120 images interférométriquesFor many industrial or environmental applications, it is important to measure the size and volume of irregularly shaped particles. This is for example the case in the context of aircraft icing which occurs during flights, where it is necessary to measure in situ the water content and the ice content in the troposphere in order to detect and avoid risk areas. Our interest has been on interferometric out-of-focus imaging, an optical technique offering many advantages (wide measurement field, extended range of sizes studied [50 μm: a few millimeters], distance particle / measuring device several tens of centimeters ...). During this thesis, we showed that the 3D reconstruction of a particle can be done from a set of three interferometric images of this particle (under three perpendicular viewing angles). This can be done using the error reduction (ER) algorithm which allows to obtain the function f(x,y) from the measurements of the modulus of its 2D Fourier transform |F(u,v)| , by reconstructing the phase of its 2D Fourier transform. The implementation of this algorithm allowed us to reconstruct the shape of irregular particles from their interferometric images. Experimental demonstrations were carried out using a specific assembly based on the use of a micro-mirror array (DMD) which generates the interferometric images of programmable rough particles. The results obtained are very encouraging. The volumes obtained remain quite close to the real volume of the particle and the reconstructed 3D shapes give us a good idea of the general shape of the particle studied even in the most extreme cases where the orientation of the particle is arbitrary. Finally, we showed that an accurate 3D reconstruction of a "programmed" rough particle can be performed from a set of 120 interferometric images
25
Fohanno, Stéphane. "Contribution à l'étude des collisions entre particules et des interactions particules-parois en écoulement gaz-solide, par voie expérimentale et simulation lagrangienne." Nancy 1, 1997. http://www.theses.fr/1997NAN10261.
Abstract:
L'objectif de ce travail est d'apporter une contribution tant expérimentale que numérique à l'étude des phénomènes de collisions entre particules en écoulement gaz-solide. La simulation numérique est effectuée à l'aide d'une technique lagrangienne de suivi des particules complétée par une méthode probabiliste pour tenir compte des collisions entre celles-ci. Le premier chapitre est consacré à une revue bibliographique sur les problèmes de collisions entre particules et sur les interactions particules-parois dont le rôle est également important en écoulement en conduite. Le deuxième chapitre présente l'élaboration d'un dispositif expérimental original, permettant l'étude d'un écoulement gaz-solide en conduite où les effets des collisions entre particules sont prépondérants. Le troisième chapitre expose ensuite la technique photographique de visualisation employée et la méthode d'analyse d'images qui lui est associée. Les résultats expérimentaux (chapitre IV) obtenus pour deux débits massiques en particules de verre, sphériques, de 3mm de diamètre, montrent l'influence des collisions entre particules sur l'évolution des caractéristiques de l'écoulement (profils de vitesses et de concentration). Cette partie expérimentale est complétée par la mesure des caractéristiques des contacts particules-parois (coefficients de restitution et de frottement, paramètre de rugosité) pour les particules et le type de paroi utilisés. L'étude de l'influence respective de chacun des paramètres intervenant dans les modélisations des interactions particules-parois et des collisions entre particules est réalisée au chapitre V. La confrontation des résultats expérimentaux et numériques (chapitre VI), où l'on fait évoluer les paramètres les plus influents, permet de confirmer la pertinence de l'utilisation du modèle probabiliste introduit dans la simulation lagrangienne. Cependant, bien qu'une amélioration ait été apportée au modèle probabiliste, il reste nécessaire de perfectionner l'expression de la fréquence de collisions utilisée. En outre, la modélisation de la legère non-sphéricité des particules devrait également permettre de meilleures prédictionsThe aim of the present work is to bring experimental and numerical contributions to the knowledge of the effects of collisions between particles in gas-solid flows. A Lagrangian simulation, using a probabiIistic model to take particIe-to-particle collisions into account is used. The first chapter consists in a review of previous works on these collisions and on particle-wall interactions in gas-solid suspension flows. The second chapter explains the development of an original experimental facility allowing the investigation of a gas-solid flow, in a vertical convergent channel, where effects of collisions between particIes are preponderant. Then, the third chapter describes the photographic technique of visualization and the image analysis method. Experimental results (Chapter IV) obtained for two mass flow rates of spherical glass beads (3mm in diameter) show the influence of collisions between particles on the evolution of the characteristics of the flow (velocity and concentration profiles). This experimental work is completed with measurements of particle-wall interactions characteristics (restitution and friction coefficients, roughness parameter) in our experiments. Next, the study of the influence of each parameter used to model particle-wall interactions and particle-to-particle collisions in the Lagrangian simulation is realized in chapter V. Finally, experimental resuIts are compared with predictions of this simulation (Chapter VI). The relevancy of using a probabilistic model to take collisions between particles into account is shown. An improvement of this model has been proposed. Nevertheless, it still needs to be improved. Departure from sphericity of the particles should also be modelled to get better predictions
26
Baraglia, Federico. "Développement d'un modèle triphasique Euler/Euler/Lagrange pour la simulation numérique des écoulements liquide-gaz chargés en particules." Electronic Thesis or Diss., Université de Toulouse (2023-....), 2024. http://www.theses.fr/2024TLSEP017.
Abstract:
Ce manuscrit retranscris un travail effectué au cours d’une thèse au département MFEE d’EDF R&D sur les écoulements liquid-gaz chargés en particules dispersées sous la direction d’Olivier Simonin (IMFT), de Jérôme Laviéville (EDF) et de Nicolas Mérigoux (EDF). Le but de la thèse est de fournir un environnement de travail pour la simulation numérique d’écoulement eau-air à bulles, à phases séparés ou en régime mixte, chargé en particules qui peuvent interagir avec les fluides présents sous leur forme continue ou dispersée. Ces écoulements peuvent se retrouver aussi bien dans des situations industrielles comme des réacteurs chimiques, des centrales de production d’électricité ou des usines de traitement des eaux usées que dans des situations naturelles comme durant la crue d’un fleuve. L’outil développé permet de faire des prédictions sur les performances de ces dispositifs industriels ou sur les dégâts causés par des évènements naturels exceptionnels. Les développements sont inclus dans la version la plus à jour du code de calcul neptune_cfd, un solveur N-fluides développé par EDF, le CEA, l’IRSN et Framatome, basé sur la méthode multi-fluide standard qui permet la simulation d’écoulement à plusieurs phases indépendamment de leur typologie.Les méthodes misent en place sont basées sur des approches diphasiques bien connues. La méthode Lagrangienne stochastique de suivi de particules est adaptées pour que chaque particule puisse interagir avec toutes les champs fluides présents. Des fermetures sont proposées pour déterminer l’impact de chacune des phases sur le comportement des particules. Afin de vérifier certaines hypothèses, une nouvelle fermeture pour l’équation de Langevin sur la vitesse de fluide vue par la particule est proposée. Son comportement est comparée aux modèles standards et de la littérature sur des cas de vérification simples de turbulence homogène isotrope et des cas inhomogènes. Les équations Lagrangiennes obtenues sont utilisées pour fermer un modèle Eulerien basé sur l’approche fonction densité de probabilité. Les performances des deux modèles triphasiques développés sont établies en matière de déposition de particules pilotée par la turbulence et la gravité.Un pan entier de la thèse se concentre sur une problématique apparue durant des vérifications préliminaires: le phénomène d’entraînement d’air dans les jets plongeants. En effet, à partir d’une structure résolue, en fonction des conditions d’écoulements, des bulles ou gouttelettes dispersées peuvent apparaître. La quantité de ces structures transférées ainsi que leur taille caractéristique étant des grandeurs primordiales, il a fallu mettre en place un nouveau modèle. Le transfert de masse entre structures continues et inclusions dispersées est assuré par le modèle qui décrit l’évolution des interfaces résolues. Nous ne l’avons pas modifié. Celui qui concerne la taille des bulles/gouttelettes créées s’intègre dans l’équation d’évolution de l’aire interfaciale, grandeur qui permet de suivre le diamètre des inclusions.Tous les modèles développés sont comparés à des mesures expérimentales. Le modèle d’entraînement d’air est d’abord testé sans la présence des particules sur des cas divers. Un cas de ressaut hydraulique est aussi envisagé pour établir la généralité du modèle mis en place. Les modèles triphasiques sont testés sur des configurations variées, d’abord sans entraînement d’air pour isoler le comportement des particules puis avec tous les phénomènes. Les différents cas ont permis de mettre en valeur l’importance de certains modèles ainsi que les différences entre les méthodes Lagrangienne stochastique et EulerienneThis manuscript sums up work carried out during a thesis at the MFEE department of EDF R&D on liquid-gas flows laden with dispersed particles under the supervision of Olivier Simonin (IMFT), Jérôme Laviéville (EDF), and Nicolas Mérigoux (EDF). The thesis aims at providing a working environment for the numerical simulation of two-phase bubbly flows, free-surface flows or in a mixed regime, loaded with particles that can interact with the fluids present in their continuous or dispersed form. These flows can be found in industrial situations such as chemical reactors, power plants, or wastewater treatment plants, as well as in natural situations such as during a flood. The developed tool allows predictions to be made about the performance of these industrial devices or the damage caused by exceptional natural events. The developments are included in the most up-to-date version of neptune_cfd, a multi-fluid solver developed by EDF, CEA, IRSN, and Framatome, based on the standard multi-fluid method that allows the simulation of multiphase flow independently of their typology.The methods implemented are based on well-known two-phase approaches. The stochastic Lagrangian particle tracking method is adapted so that each particle can interact with all the fluids. Closures are proposed to determine the impact of each phase on the behavior of the particles. To verify certain assumptions, a new closure for the Langevin equation on the fluid velocity seen by the particle is proposed. Its behavior is compared to standard models and literature on simple verification cases of homogeneous isotropic turbulence and inhomogeneous cases. The Lagrangian equations obtained are used to close an Eulerian model based on the probability density function approach. The performance of the two developed threephase models is established in terms of particle deposition driven by turbulence or gravity.A significant part of the thesis focuses on an issue that arose during preliminary checks: the phenomenon of air entrainment in plunging jets. Indeed, due to the nature of the solver, bubbles or dispersed droplets can detach from the free-surface depending on the flow conditions. The quantity of these transferred structures and their characteristic size being crucial quantities which drives their behavior, a new model had to be developed. Mass transfer between continuous structures and dispersed inclusions is ensured by the model that describes the evolution of resolved interfaces, the latter was not modified. The one regarding the size of the created bubbles/droplets is integrated into the evolution equation of the interfacial area, a quantity that allows tracking the diameter of the inclusions.All developed models are compared to experimental measurements. The air entrainment model is first tested without the presence of particles in various cases. A hydraulic jump case is also considered to establish the generality of the model. Then, the threephase models are tested in various configurations. First, configurations without air entrainment to isolate the behavior of the particles, and then with air entrainment. The different cases highlighted the importance of certain models and the differences between stochastic Lagrangian and Eulerian methods
27
Benoit, Hadrien. "Récepteur solaire tubulaire à suspension dense de particules en écoulement ascendant." Thesis, Perpignan, 2015. http://www.theses.fr/2015PERP0045/document.
Abstract:
Cette thèse, financée dans le cadre du projet européen CSP2, porte sur l'étude d'un nouveau type de récepteur solaire thermique à concentration utilisant comme fluide caloporteur une suspension dense de fines particules en circulation ascendante dans des tubes verticaux. Ladite suspension est obtenue par fluidisation de particules de classe A. Le principe consiste à créer un écoulement ascendant de la suspension dans un tube vertical exposé au rayonnement solaire concentré qui chauffe la paroi du tube, qui transmet ensuite cette chaleur aux particules, qui la transportent jusqu'à un cycle de conversion d'énergie pour la production d'électricité. Au contraire des fluides solaires classiques, les particules peuvent atteindre les hautes températures (> 700 °C) permettant l'utilisation de cycles à haut rendement de conversion (Brayton, cycles combinés), tout en permettant un stockage direct de la pour une production continue. Au cours de la thèse, un récepteur à un tube a été testé avec succès au grand four solaire du laboratoire PROMES-CNRS à Odeillo, les particules en sortie atteignant 750 °C, ce qui a prouvé la faisabilité du concept et permis la détermination des premières valeurs de coefficient d'échange de chaleur tube-suspension. L'hydrodynamique de l'écoulement et les mécanismes d'échange de chaleur ont été observés grâce à des simulations numériques 3D. Un récepteur de 150 kWth à 16 tubes a ensuite été testé et modélisé, validant l'utilisation du procédé à plus grande échelleThis thesis, financed in the frame of the CSP2 European project, concerns the study of a new kind of thermal concentrating solar receiver using a dense suspension of solid particles circulating upward in vertical tubes. The suspension is obtained by fluidizing Geldart A-type particles. The principle consists in creating an upward flow of the suspension in a vertical tube exposed to the concentrated solar radiation that heats the tube wall. The heat is then transmitted to the particles circulating inside that transport it to a conversion cycle for electricity production. Contrarily to usual solar heat transfer fluids, particles can reach high temperatures (> 700 °C) that permit to power high efficiency thermodynamic cycles such as Brayton or combined cycles. Moreover they can be used as a direct heat storage medium for continuous electricity production. During this thesis, a one-tube solar receiver was successfully tested at the PROMES-CNRS solar furnace in Odeillo, with particle outlet temperatures of 750 °C reached. The first values of wall-to-suspension heat transfer coefficient were calculated and a Nusselt correlation was determined. A specific flow pattern with a particle downward flux close to the wall and upward flux in the tube center was underlined. The flow hydrodynamics and the heat transfer mechanisms were studied thanks to 3D numerical simulations. A 16-tube 150 kWth receiver was finally tested and modeled, proving the process applicability at larger scale
28
Condoret, Jean-Stéphane. "Etude des transferts en écoulement pulsé dans un lit de particules." Toulouse, INPT, 1987. http://www.theses.fr/1987INPT011G.
Abstract:
Etude experimentale du transfert de matiere a l'aide d'une methode electrochimique. La valeur instantannee du coefficient de transfert permet de valider l'hypothese de l'etat quasi stationnaire. On etudie aussi grace a un traceur la dispersion axiale
29
Kellil, Amara. "Caractéristiques morphologiques des particules floculées : influence des conditions hydrodynamiques de formation." Toulouse, INPT, 1989. http://www.theses.fr/1989INPT025H.
30
Baldaccini, Daniel. "Analyse par caméra C. C. D. Du comportement hydrodynamique et de l'instabilité d'un jet chargé en particules solides." Aix-Marseille 1, 1990. http://www.theses.fr/1990AIX11295.
Abstract:
Nous etudions les phenomenes physiques regissant la rupture d'un jet de fluide issu d'une conduite cylindrique dans un autre non miscible pour trois couples de fluides: eau-dodecane, (eau+sulfate de potassium)-air, (eau+sulfate de potassium+particules)-air. Les analyses experimentales et numeriques sont effectuees en regime laminaire axisymetrique. Pour realiser cette etude nous avons mis au point un systeme d'acquisition, de traitement et d'analyse de l'interface d'un jet. Nous determinons les caracteristiques de l'ecoulement et de l'instabilite du jet pour les systemes etudies. Nous montrons que, dans tous les cas, il y a contraction du jet et que celle-ci depend essentiellement de la gravite. Les resultats numeriques obtenus a partir de la resolution des equations de bilan en regime stationnaire, sont en bon accord avec les mesures experimentales pour tous les couples de fluides etudies. En ce qui concerne l'instabilite nous determinons experimentalement les parametres principaux (coefficient d'amplification, amplitude de la perturbation initiale, longueur d'onde, vitesse de fluctuation, frequence). Les coefficients d'amplification et les longueurs d'onde sont du meme ordre de grandeur que ceux obtenus a partir de l'analyse lineaire. Les autres parametres ne peuvent etre determines a partir de ces analyses. La presence des particules spheriques solides dans le jet ne modifie pas les caracteristiques principales de l'hydrodynamique et de l'instabilite. Par contre la longueur de jet est modifiee par le changement de l'amplitude de la perturbation initiale
31
Madsen, Alexander. "À la recherche d'un boson de Higgs chargé impliquant des signatures leptoniques à l'aide de l'expérience ATLAS." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2015. http://www.theses.fr/2015GREAY043/document.
Abstract:
Cette thèse présente la recherche d'un boson de Higgs chargé (H+) qui serait produit dans les collisions proton-proton à des énergies de 7 TeV$ et 8 TeV, en utilisant les données recueillies par l'expérience ATLAS au LHC (Large Hadron Collider). Plusieurs canaux de recherche sont utilisés, présentant la caractéristique commune de contenir au moins un lepton chargé (électron ou muon) énergétique, ce qui réduit efficacement le bruit de fond contenant des jets, tout en permettant un déclenchement efficace du détecteur.Ici le boson de Higgs chargé se désintègre en un lepton tau et un neutrino, ce qui conduit à des états finaux avec deux leptons chargés, ou bien un lepton chargé et un tau hadronique. Une source importante de taus mal identifiés provient de quarks et de gluons, par l'intermédiaire des jets hadroniques qu'ils initient. Plusieurs méthodes ont été développées pour estimer ce bruit de fond, l'une d'elles étant basée directement sur les données. Des processus avec des bosons de Higgs chargés dont la masse est soit en dessous soit au-dessus de celle du quark top sont considérés. Avec l'ensemble de données recueillies à une énergie de 8 TeV, correspondant à une luminosité intégrée de 20,3/fb, des limites avec un taux de confiance de 95% sont placées sur le rapport de branchement Br(t -> bH+)*Br(H+ -> tau nu) entre 1,1 et 0,3% pour des masses du boson de Higgs chargé entre 80 GeV et 160 GeV, et sur la section efficace de production du boson de Higgs chargé en association avec un quark top entre 0,53 et 0,04 pb, pour un boson de Higgs chargé ayant cette fois une masse comprise entre 180 GeV et 1 TeVThis thesis presents searches for a charged Higgs boson (H+) in proton-proton collisions with center-of-mass energies of 7 TeV and 8 TeV, using data collected by the ATLAS experiment at the CERN Large Hadron Collider. Multiple search channels are used with a common characteristic of at least one charged lepton (electron or muon) that effectively reduces the multi-jet background and is used for efficient triggering.Charged Higgs bosons decaying to a tau lepton and a neutrino are searched for using final states with two charged leptons or one charged lepton and a hadronically decaying tau. A significant background originates from quark- and gluon-initiated jets that may be misidentified as hadronic tau decays. Methods to estimate this background are developed, including a largely data-driven matrix method. Signal processes with a charged Higgs boson mass below or above that of the top quark are considered. With the dataset collected at a center-of-mass energy of 8 TeV, corresponding to an integrated luminosity of 20.3/fb, upper limits at 95% confidence level are placed on the branching fraction Br(t -> bH+)*Br(H+ -> tau nu) in the range 1.1-0.3% for charged Higgs boson masses between 80 GeV and 160 GeV, and on the top-quark associated charged Higgs boson production cross section in the range 0.53-0.04 pb for charged Higgs boson masses between 180 GeV and 1 TeV
32
Saldo, Valérie. "Etude du dépôt d'aérosols dans des conduites en écoulement fortement turbulent." Aix-Marseille 1, 1996. http://www.theses.fr/1996AIX11060.
Abstract:
Cette these porte sur l'etude du depot de particules d'aerosols en presence d'un ecoulement turbulent (60 000 re 300 000) dans des conduites de gros diametre (20 cm). L'application principale concerne certaines parties du circuit primaire d'un reacteur a eau sous pression lors d'une phase accidentelle. Au cours de cette these, un programme experimental, denomme depat (depot d'aerosols dans les tubes), a ete concu et realise. Il permet l'etude du depot turbulent d'aerosols monodisperses ou polydisperses dans une conduite horizontale de 20 cm de diametre. Des techniques de mesures fines ont ete associees a ce programme: l'anemometrie a fils chauds pour caracteriser la turbulence, la velocimetrie par imagerie de particules pour determiner les vitesses des particules dans l'ecoulement, la microscopie optique et electronique pour la mesure du depot. Les resultats experimentaux de ce programme ont ete compares a ceux d'un code de calcul monodimensionnel de surete nucleaire simulant le transport et le depot de produits de fission dans le circuit primaire lors d'un accident grave. Le programme depat a egalement permis de mettre en evidence la presence d'un phenomene de resuspension des particules dans l'ecoulement a partir d'une vitesse critique de fluide. Dans cette these, un modele de resuspension pour particules monodispersees est compare a des donnees de la litterature et aux resultats des experiences depat, l'accord est satisfaisant
33
Bounhoure, Corinne. "Étude d'écoulements fluide-particules hors du régime de Stokes." Lille 1, 2003. https://ori-nuxeo.univ-lille1.fr/nuxeo/site/esupversions/1a4faab6-871f-4496-9638-ff0df8de2bfc.
Abstract:
On présente une étude expérimentale du comportement de particules solides sphériques chutant dans un fluide dans un domaine d'écoulement où les effets d'inertie ne peuvent pas être négligés. Ces écoulements de canal sont sédimentaires, de transition ou de type avalanche. L'adaptation de l'indice de réfraction entre le fluide et les billes, réalisée afin de vaincre l'opacité du mélange, permet la visualisation tridimensionnelle des trajectoires de billes test filmées à l'aide d'une caméra vidéo. La méthode revient à un suivi de particules de type P. T. V. Qui fournit les vitesses, les flux, etc, de la phase solide. Un traitement statistique permet d'obtenir la densité de probabilité de certaines grandeurs. Ainsi, deux méthodes d'évaluation de la fraction volumique locale de phase solide ont été élaborées et validées sur les différents types d'écoulements engendrés par le dispositif expérimental. Dans les écoulements sédimentaires, des répartitions non maxwelliennes de vitesse ont été observées et expliquées par un modèle de physique statistique modélisant l'effet des sillages sur les particules. Enfin, une étude phénoménologique des lits de billes chutant dans un canal incliné a été réalisée. On y observe en particulier une instabilité de l'interface lit-fluide qui s'explique assez bien par une instabilité de type Kelvin-Helmholtz.
34
Konan, N'Dri Arthur. "Modélisation numérique stochastique des rebonds de particules sur parois rugueuses." Phd thesis, Toulouse, INPT, 2007. http://oatao.univ-toulouse.fr/7656/1/konan.pdf.
Abstract:
Les interactions particules-paroi constituent un important mécanisme partiellement compris dans le cadre des écoulements turbulents diphasiques confinés et à inclusions dispersées. Pour les particules inertielles dont le mouvement est fortement influencé par les rebonds avec la paroi, la bonne prise en compte de ces interactions est cruciale pour une prédiction correcte des propriétés statistiques de l'écoulement. Une première étape à la compréhension des interactions particules/paroi a été de considérer des parois lisses. Cette hypothèse a permis non seulement l'élaboration de base de données de référence, mais aussi la mise en exergue des mécanismes intervenant au cours de ces rebonds et a conduit au développement de modèles eulériens pour les parois lisses (Sakiz & Simonin, 1999). Des investigations expérimentales récentes (Kussin & Sommerfeld, 2004 ; Benson et al., 2005) en canal montrent d'importantes modifications des propriétés statistiques de la phase dispersée d'un écoulement turbulent gaz-particules en raison de la rugosité des parois. Pour modéliser les collisions de particules avec une paroi rugueuse, le mécanisme de "Shadow Effect" proposé par Sommerfeld & Huber (1999), est le modèle lagrangien le plus satisfaisant en comparaison avec l'expérience. Dans le cadre de cette thèse, sa mise à contribution pour la dérivation de conditions aux limites eulériennes à la paroi s'est heurtée à un problème de fermeture lié aux très grands nombres de particules rasantes après le rebond, générées par ce modèle. Des simulations LES/DPS à bas nombre de Reynolds réalisées en canal, dans lesquelles l'effet de la rugosité des parois sur les particules est simulé à l'aide du "Shadow Effect Model" ont par ailleurs confirmé, à travers les fonctions de distribution des angles de rebonds des particules, cet aspect inattendu de ce modèle de paroi rugueuse. En outre l'interpretation des résultats des simulations, en s'appuyant sur l'approche aux moments (Simonin, 1996), a permis demieux appréhender et de proposer des mécanismes responsables des modifications des premiers moments de la phase dispersée. Pour palier les insuffisances du "Shadow Effect Model", nous avons développé un modèle lagrangien "Rough-Wall Multi-Collisions Model", basé sur une description stochastique de l'interaction particule/paroi rugueuse et intègre dans sa formulation des effets de rebonds multiples. Le modèle est d'abord validé par comparaison à des simulations LES/DPS en canal avec des rebonds multiples déterministes des particules sur les parois rugueuses géométriques du canal. Il est ensuite évalué dans le cadre de la simulation de l'étude expérimentale de Sommerfeld & Kussin (2004) en canal, à l'aide de simulations LES/DPS à grand nombre de Reynolds de la phase gazeuse. Le "Rough-Wall Multi-Collisions Model" est au final employé pour dériver des conditions aux limites eulériennes aux parois.
35
Dbouk, Talib. "Rhéologie des suspensions concentrée et migration des particules induite par un écoulement." Phd thesis, Université Nice Sophia Antipolis, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00673964.
Abstract:
Lorsqu'une suspension concentrée est en écoulement, il est fréquent d'observer que la concentration en particules ne reste pas homogène mais que les particules migrent vers des régions préférentielles de l'écoulement. Globalement, il existe deux types de modèles pour décrire cette interaction entre l'écoulement et la structure qui apparaît dans la suspension. Les premiers sont assez phénoménologiques et reposent sur l'étude des collisions qui surviennent entre les particules en écoulement. Ils donnent lieu à une description de la migration en terme de diffusion des particules. Le second modèle, appelé "Suspension Balance Model" (SBM), fait appel à l'action des contraintes normales d'origine particulaire engendrées par l'écoulement. Ce modèle semble très pertinent mais son utilisation souffre du manque de données sur les contraintes normales dans les suspensions. Ce manuscrit rapporte une étude expérimentale et numérique de la rhéologie et de la migration induite par un écoulement dans des suspensions non-browniennes concentres. La partie expérimentale consiste à mesurer, en géométrie torsionnelle plan-plan, la viscosité, les deux différences de contraintes normales et le tenseur des contraintes particulaires. Les contraintes particulaires déterminées expérimentalement sont alors injectées dans le "Suspension Balance Model" qui relie le flux de particules à la divergence du tenseur des contraintes particulaires, dans le cas d'un écoulement de cisaillement simple. Les équations couplées de la conservation de la masse, des particules et du moment d'inertie sont implémentées dans OpenFOAM et résolues par la méthode des volumes finis. Les résultats numériques sont comparés à des résultats numériques et expérimentaux de la littérature. Enfin, le SBM est généralisé pour être utilisé dans tout type d'écoulement à 2 dimensions ; les cas du cisaillement d'un nuage de particules et de l'effet de la gravité dans un écoulement de Couette horizontal sont traités.
36
Jamais, Sylvain. "Contribution à l’étude de la dispersion de particules par un écoulement turbulent." Grenoble INPG, 2000. http://www.theses.fr/2000INPG0009.
Abstract:
Notre étude porte sur la caractérisation d’un jet d’air turbulent chargé de particules ou de gouttelettes. Elle se place dans le cadre d’une coopération entre le CEMAGREF et des partenaires industriels. Le but ultime de l’étude est le transfert vers ces partenaires industriels du maximum de connaissances utilisables pour le développement et l’amélioration de ses produits. En ce sens, l’étude se veut la plus complète possible. Nous avons également le souci de produire des résultats applicables et d’utiliser et de développer des techniques d’étude susceptibles d’être adoptées par les partenaires à l’issue de notre collaboration. Notre étude porte sur la dynamique pure de l’écoulement. De plus, nous nous intéressons à un modèle réduit et simplifié des produits de nos partenaires qui offre des débits, et donc une portée, plus faibles, ce qui permet le montage d’une installation expérimentale en laboratoire où on contrôle parfaitement l’environnement dans lequel le jet fonctionne. Ce mémoire consiste en trois parties. La première présente les bases fondamentales des phénomènes qui entrent en jeu dans les écoulements turbulents diphasiques à phase dispersée, puis dresse un état de l’art succinct des connaissances et moyens d’étude pour ce type d’écoulements. La seconde partie détaille notre étude expérimentale, les techniques employées et les résultats obtenus. Une troisième partie présente le travail effectué sur le développement d’un outil numérique de prédiction de l’écoulement, notre base de départ, les modèles passés en revue pour les différents phénomènes et les premiers résultats obtenusWe present here the study we have conducted on a gaseous turbulent jet loaded with solid particles or liquid droplets. This study is performed in the framework of the collaboration between the Cemagref and industrial partners. The final aim of our work is the transfer to our industrial partners of a maximum of useful knowledge for the development and improvement of their products. Therefore we have tried to perform the most complete study. We also had the commitment to produce utilizable results and to use and develop study techniques likely to be adopted by the partners at the end of our collaboration. Our study focuses on the dynamic side of the flow. Furthermore we have built a reduced-scale model with smaller flow rates and therefore smaller flow range. The use of this scaled model enabled us to design an indoor laboratory experimental facility where we control exactly the conditions in which the flow operates. This report consists of three parts. The first one presents the fundamentals for the phenomena that govern dispersed two-phase turbulent flows. Then we review the state of the art for the knowledge and study techniques for such flows. In the second part we detail the experimental part of our study, the techniques we used and the results we have obtained. Then the third part presents the work performed for the development of a numerical prediction tool, where from we started, the models we reviewed to account for the physics involved in the flows and give an outline of the first results
37
Nasani, Ahmad Muntaser. "Etude des phénomènes électrofluidodynamiques sur les gaz empoussiérés en écoulement turbulent : application au transport pneumatique." Poitiers, 1987. http://www.theses.fr/1987POIT2307.
Abstract:
Analyse de l'influence de certains parametres sur le processus de tranfert de charges electriques au moment du contact d'une particule solide avec une plaque metallique. Etude de la charge d'impact en fonction de l'inclinaison de la plaque, de sa position et de sa charge initiale. Analyse theorique de l'ensemble des phenomenes d'ehd lies au transport pneumatique, en particulier des chutes de pression. Resultats experimentaux dans le cas de deux phases d'ecoulement : ecoulement en phase diluee et ecoulement en phase dense discontinue
38
Ouriemi, Malika Ouerda Sandrine. "Erosion, transport et instabilités d'un lit de particules dans un tube." Aix-Marseille 1, 2007. http://www.theses.fr/2007AIX11045.
Abstract:
Un lit de particules, par exemple le lit d'une rivière ou les dépots d'hy drates dans un pipeline, peut évoluer de différentes manières quand il est soumis à un écoulement de fluide. Nous étudions expérimentalement l'interaction fluide/particules dans la géométrie d'un tube. En faisant varier les paramètres expérimentaux, nous avons déterminé l'existence de cinq régimes différents : particules immobiles, mise en mouvement du lit plat, formation de dunes laminaires, formation de dunes à vortex et apparition de dunes sinueuses. Ce travail s'articule principalement en quatre parties. Après l'étude qualitative des différents régimes existant, nous avons montré que le lit de particules se met en mouvement quand les forces hydrodynamiques deviennent supérieures à une fraction du poids apparent des particules, c'est-à-dire pour un nombre de Shields critique constant sur une large gamme de Reynolds particulaire. Un modèle continu à deux phases, dans lequel nous avons utilisé une rhéologie de type frottement solide pour modéliser la contrainte solide, nous permet de déterminer le flux de particules et de prédire l'évolution expérimentale du lit plat. En réalisant une étude de stabilité linéaire dans laquelle le flux de particules obtenu est couplé avec l'écoulement de fluide sur un fond fixe, nous avons déterminé le seuil d'apparition des dunes laminaires. Ce seuil correspond à un nombre de Reynolds constant et présente un bon accord avec les résultats expérimentaux dans la limite du modèle. Les expériences et les modèles réalisés nous permettent de construire un diagramme de phase représentant les zones d'existence des différents régimes observés dans le tube.
39
Hajji, Lotfi. "Contribution à l'étude des effets inertiels sur le comportement de particules en suspension dans un écoulement gazeux turbulent." Nancy 1, 1995. http://www.theses.fr/1995NAN10014.
Abstract:
L'objet de notre étude préliminaire d'un écoulement gazeux turbulent, dans le cas unidimensionnel, est de décrire les effets de certains paramètres d'inertie et l'influence de la non-linéarité de trainée sur le comportement des particules en suspension dans un écoulement gazeux turbulent. Ceci a été réalisé en utilisant deux sortes de méthodes, une simulation directe simplifiée et une technique classique du suivi lagrangien. Les modifications subies par les structures turbulentes du fait de la présence des particules sont ignorées. Les nombres de Reynolds relatifs moyens, examinés ici, s'échelonnent entre 1 et 2000. Dans cette gamme de nombres de Reynolds, l'effet significatif d'une trainée non linéaire peut être observé par comparaison de nos résultats avec ceux obtenus en linéarisant la trainée et en appliquant la théorie de Tchen. Dans le cas tridimensionnel, nous nous sommes intéressés à l'étude des effets d'inertie de la particule et du champ de forces extérieures comme la pesanteur sur les fluctuations de vitesse d'une particule dans un champ d'écoulement tridimensionnel. Par conséquent, l'effet de la composante transversale de trainée a été étudié et il a été montré que la gravité 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 examinée en présence ou non d'une force de portance due au cisaillement de l'écoulement. Cette simulation numérique permet une bonne compréhension des effets inertiels sur le comportement de particules en suspension dans un écoulement gazeux turbulent
40
Machicoane, Nathanaël. "Particules matérielles en écoulement turbulent. Transport, dynamique aux temps longs et transfert thermique." Phd thesis, Ecole normale supérieure de lyon - ENS LYON, 2014. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01070651.
Abstract:
Nous nous intéressons au transport turbulent de particules de taille grande devant l'échelle de Kolmogorov. Cette situation se retrouve à la fois dans les écoulements naturels (comme le transport de sédiments) et dans les écoulements industriels (solutés solides dans un mélangeur par exemple). Pour aborder ce problème, nous étudions la dynamique de particules de taille proche de l'échelle intégrale, de densité égale ou légèrement différente de celle du fluide, dans un écoulement turbulent de von Kármán contra-rotatif, à l'aide d'un montage de suivi lagrangien rapide. L'étude de la dynamique rapide des particules montre une diminution forte des fluctuations selon la taille, mais aussi l'apparition d'un phénomène nouveau : à partir d'une certaine taille, les particules n'explorent plus l'écoulement de façon homogène. Cette exploration préférentielle est liée à la structure moyenne de l'écoulement de von Kármán, qui crée une force de piégeage. Cette force devient alors supérieure aux fluctuations des particules quand leur taille dépasse une taille critique. Une étude dans le régime laminaire, où l'écoulement moyen domine largement les fluctuations, a en effet mis en évidence un piégeage fortement accru. Les particules orbitent alors pendant des temps très longs autour des attracteurs stables des particules fluides de l'écoulement laminaire. Même en régime pleinement turbulent, le déplacement des particules entre ces zones s'effectue sur des durées longues, décorrélées des temps de la dynamique turbulente. Nous avons adapté les outils d'analyse pour caractériser cette dynamique et l'avons comparée à celle de particules isodenses dans un écoulement de von Kármán qui possède deux états asymétriques. Nous avons également élaboré un modèle qui reproduit ces caractéristiques dans les cas symétrique et asymétrique. Ces questions sont intimement liées au transfert de masse ou de chaleur entre une particule et l'écoulement. Nous avons donc aussi étudié la fusion de grosses billes de glace en turbulence développée, analysant l'influence de la taille des billes et de la vitesse de glissement sur le transfert thermique, à l'aide d'un montage d'ombroscopie afocale. Nous avons notamment montré que les grosses billes de glace fondent dans un régime ultime de convection forcée lorsqu'elles sont librement advectées par l'écoulement.
41
Horgue, Pierre. "Modélisation multi-échelle d'un écoulement gaz-liquide dans un lit fixe de particules." Thesis, Toulouse, INPT, 2012. http://www.theses.fr/2012INPT0024/document.
Abstract:
On s'intéresse dans ce travail à la modélisation d'un écoulement diphasique gaz-liquide co-courant descendant dans les réacteurs à lit fixe de particules, procédé largement utilisé dans le domaine industriel. En raison de la complexité de l'écoulement, induite par les nombreuses configurations multiphasiques pouvant coexister au sein du lit, les modèles développés directement à l'échelle du réacteur sont généralement issus d'approches semi-empiriques, en considérant l'écoulement homogène. Or, il a été observé que des hétérogénéités locales, géométrique et hydrodynamique, telle qu'une mal-distribution de la phase liquide, entrainaient une diminution du taux de réaction et conduisait les modèles existants à surestimer la productivité d'un réacteur. La nécessité de prendre en compte les phénomènes microscopiques dans un modèle macroscopique à l'échelle du réacteur rend l'utilisation d'approches multi-échelles indispensable. L'écoulement étant cependant d'une nature complexe, le changement d'échelle ne peut se faire de façon directe et nécessite donc la mise en place d'outils de modélisation adaptés à une échelle intermédiaire. Dans une première étape, la méthode de simulation numérique directe ``Volume-Of-Fluid'' (VOF) est validée dans le cas d'un film ruisselant dans un tube capillaire. Cette méthode est ensuite utilisée, à l'échelle microscopique, afin de proposer et de valider des relations de fermeture pour un modèle de type ``réseau de pores'' pouvant être utilisé à une échelle intermédiaire, celle du Volume Elémentaire Représentatif. Ce changement d'échelle est tout d'abord effectué dans le cas d'un lit fixe en deux dimensions, c'est-à-dire un empilement de cylindres entre deux plaques. Cette configuration permet la mise en place d'un dispositif expérimental qui, couplé à des simulations VOF 2D à plus grande échelle, valide l'approche de type "réseau de pores" adoptée. Le modèle réseau est ensuite étendu au cas d'un lit fixe réel, c'est-à-dire en trois dimensions, dont la géométrie est obtenue par micro-tomographie. Les lois de comportement locales sont redéfinies à l'aide de simulations numériques directes à l'échelle microscopique. Les résultats provenant de simulations de type « réseaux de pore » sont ensuite confrontés, dans le cas d'une répartition homogène des phases, aux modèles 1D habituellement utilisés pour les écoulements diphasiques en lit fixe. Enfin, une campagne expérimentale est menée afin d'observer, par imagerie scanner, l'étalement d'un jet de liquide sur un empilement de grains. Une comparaison qualitative est ensuite effectuée entre les observations expérimentales et les simulations numériques réseaux dans le cas spécifique de l'étalement d'un jet de liquideWe study in this work the modelling of two-phase cocurrent downflows in fixed bed reactors, a process widely used in industry. Due to the flow complexity, i.e., the presence of different interface configurations and, therefore, different phase interactions, most models have been developed using empirical approaches, with the assumption of a homogeneous flow in the reactor. However, several studies showed that local heterogeneities, geometric and hydrodynamic, such as the liquid distribution, could have a great influence on the flow at the reactor-scale and, therefore, on the reactor performance. Consider the microscopic phenomena in a macroscopic model require the use of multi-scale approaches. However, due to the flow complexity, the upscaling cannot be done directly and requires the development of modelling tools suitable for an intermediate scale. In a first step, the direct numerical method \ Volume-Of-Fluid" (VOF) is validated in the case of a two-phase flow in a capillary tube with the presence of a thin film. Then, this method is used, at a microscopic level to propose and validate closure laws for a pore-network model which will be used to simulate the flow at the intermediate scale. This upscaling approach is first tested in a two-dimensional case,i.e., an array of cylinders between two walls. This configuration allows the set up of an experimental approach, coupled with 2D VOF simulations at the intermediate scale, in order to validate the pore-network approach. The pore-network approach is then extended to a real fixed bed, i.e. in three dimensions, whose geometry is obtained by micro-tomography. Local laws of the pore-network model are redefined using direct numerical simulations at a microscopic scale. Pore-network simulations are then compared, for a homogenous phase distribution, with 1D models typically used for two-phase flow in fixed beds. Finally, an experimental campaign was set up to observe, by imaging scanner, the spreading of a liquid jet on a fixed bed pilot. A qualitative comparison is then performed between experimental observations and pore-network simulations in the specific case of the spreading of a liquid jet
42
Makhoul, Mounia. "Modélisation du transport de particules dans un écoulement de Stokes à effet cliquet." Thesis, Avignon, 2016. http://www.theses.fr/2016AVIG0507/document.
Abstract:
Le travail présenté dans cette thèse consiste à modéliser les transports de particules dans un écoulement de Stokes en tenant compte des caractéristiques des particules, du régime d’écoulement de fluide qui les transporte et de l’effet de confinement qui pourrait être lié par exemple à la prise en compte d’une structure d’un milieu poreux. Le phénomène de transport que nous étudions est basé sur le mécanisme d’effet cliquet qui apparaît quand on soumet le système à un pompage alternatif dans le temps. L’étude de la dynamique de la particule est effectuée en utilisant la méthode de continuation qui permet de suivre la solution périodique selon le paramètre désiré et d’identifier les types de bifurcation ainsi que les lieux de ces points critiques. Cette étude nécessite la connaissance de la force de traînée exercée sur la particule et que nous calculons en utilisant la méthode des équations intégrales de frontièresThe work presented in this Phd Thesis is the modelling of particle transport in a Stokes flow taking into account the characteristics of the particle, the regime flow, and the effect of the confinement which could be related for example to the consideration of a porous media structure. The phenomena of the transport is based on the mecansim of ratchet effect which appears when the system is undergoes an alternative pumping. The study of the particle dynamics is performed using the continuation method which allows to follow the periodic solutions according to the desired parameter, to identify the types of bifurcation and critical points. This study requires the knowledge of the drag force exerted on the particle and which we compute using the boundary integral equation
43
Henry, Christophe. "Modélisation stochastique du dépôt de particules colloïdales sur des parois rugueuses dans un écoulement turbulent." Paris 6, 2012. http://www.theses.fr/2012PA066209.
Abstract:
Ce travail de thèse consiste en la formulation et la validation de nouveaux modèles pour simuler l'encrassement particulaire (i. E. L’accumulation de particules colloïdales sur une paroi) dans un écoulement turbulent dans le cadre des méthodes Lagrangiennes stochastiques. La première partie de la thèse présente un nouveau modèle de calcul des interactions particules-parois prenant en compte la rugosité de surface. Ce modèle est d'abord validé sur des cas-tests élémentaires et l'influence de la rugosité de surface sur l'énergie d’interaction est analysée. Ce modèle est ensuite couplé à un modèle de transport de particules dans un écoulement. Un bon accord avec les mesures de dépôt de particules est alors obtenu. Dans un second temps, le modèle d'interaction particule-paroi est étendu au calcul des forces d'adhésion incluant les effets de la rugosité et des forces électrostatiques. Les résultats obtenus sont en accord avec les mesures de forces d'adhésion disponibles. Puis, ce modèle d'adhésion est couplé à un modèle de remise en suspension de particules. Les prédictions ainsi obtenues reproduisent bien les données expérimentales. Enfin, le troisième volet de la thèse propose une extension du modèle de dépôt à la prédiction de l'accumulation de particules sur une paroi via l'introduction des interactions interparticulaires. Les résultats numériques sont en accord qualitatif avec des mesures de colmatage et confirment la capacité du modèle à prédire le colmatage complet d'un orifice. Cette étude souligne l'importance du couplage entre les interactions particule-fluide, particule-surface et particule-particule dans la modélisation de l'encrassement particulaireThe aim of this PhD work is to develop physical models aiming at simulating particulate fouling (i. E. The accumulation of inorganic colloidal particles on surfaces) in turbulent flows in the framework of stochastic Lagrangian methods. In the first part, a new model for the calculation of particle-surface interactions including the effects of surface roughness is presented. This model is first validated on simple test-cases and the influence of surface roughness on the overall interaction is analysed. This model is then coupled with a model for particle transport in a turbulent flow. Numerical results obtained for particle deposition are found to be in line with measurements. The second part of this work is devoted to the extension of the particle-surface interaction model for the calculation of adhesion forces, accounting for both surface roughness and electrostatic forces. Numerical predictions are in good agreement with experimental data on adhesion forces. Furthermore, this model is coupled with a model for particle resuspension and numerical results obtained are shown to compare well with some available experiments. In the third part of this work, the particle deposition model is extended to simulate the accumulation of particles on a surface through the introduction of particle-particle interactions in the particle-surface interaction. Numerical results are in qualitative agreement with available experimental data, and highlight the ability of the model to reproduce a complete blockage. This study underlines the necessity to account for the coupling between particle-fluid, particle-surface and particle-particle interactions to simulate particulate fouling
44
Combe, Laure. "Simulation numérique d'écoulements gaz-particules sur maillage non structuré." Toulouse, INPT, 1997. http://www.theses.fr/1997INPT133H.
Abstract:
On s'interesse a la simulation d'ecoulements diphasiques compressibles instationnaires sur maillage non structure par des methodes volumes finis decentrees. On retient un modele a deux fluides a quatre equations pour la simulation d'ecoulements gaz-particules. Le systeme de convection associe est non conservatif et conditionnellement hyperbolique. On ne sait pas resoudre le probleme de riemann unidimensionnel associe et l'on ne peut pas demontrer le respect du principe du maximum pour la variable fraction volumique. On propose alors une methode a pas fractionnaires pour la resolution de ce systeme de sorte que le principe du maximum soit preserve dans chacun des sous-pas. Chaque sous-systeme est resolu par un solveur de type godunov ou roe avec une discretisation appropriee des termes non conservatifs. Des tests bidimensionnels comprenant des ondes de detente et de choc sont presentes et montrent que l'algorithme traite correctement les chocs forts. On presente ensuite les resultats de la simulation d'un ecoulement stationnaire dans une tuyere et des simulations fortement instationnaires de lits fluidises denses. Ces simulations ont montre la capacite de l'algorithme a gerer les ecoulements ou le taux de compactage des particules peut avoisiner le maximum. On etudie ensuite un modele homogene a trois equations qui suppose la vitesse de glissement entre phases nulle. Le systeme de convection associe est alors inconditionnellement hyperbolique et conservatif. Ceci nous permet de resoudre le probleme de riemann monodimensionnel associe et l'on montre que le respect du principe du maximum est assure si la modelisation de la pression intergranulaire est adequate. On choisit de mettre en uvre un schema recemment propose pour la resolution des systemes hyperboliques complexes. Des simulations bidimensionnelles sont presentees et comparees avec les resultats obtenus par le modele a deux fluides a quatre equations
45
Michielsen, Nathalie. "Étude du dépôt des aérosols par thermophorèse dans un écoulement laminaire." Paris 12, 1990. http://www.theses.fr/1990PA120025.
Abstract:
Dans le cadre d'une etude sur le depot des aerosols dans les conduits cylindriques, nous analysons celui du a la thermophorese. Dans un premier temps, nous rassemblons les connaissances theoriques sur ce phenomene et rappelons quelques notions de mecanique des fluides. Puis nous etudions experimentalement le depot des particules sous l'action d'un gradient thermique, en regime d'ecoulement laminaire dans le cas particulier d'une distribution uniforme de la concentration particulaire et de la temperature du gaz a l'entree d'un conduit dont les parois sont refroidies. Nos resultats experimentaux montrent que l'efficacite de depot est independante du debit. Cette efficacite limite correspond a l'efficacite de depot d'un tube infiniment long ou la temperature du gaz aurait atteint celle des parois. Finalement nous proposons, pour un regime d'ecoulement laminaire, un ensemble d'equations simples qui devrait permettre la prevision du depot par thermophorese, le long d'un tube cylindrique, pour une large gamme de dimensions d'aerosols
46
Merhi, Dima. "Migration et ségrégation des particules dans les suspensions concentrées : étude expérimentale et modélisation." Nice, 2001. http://www.theses.fr/2001NICE5652.
Abstract:
Ce travail présente une étude des suspensions macroscopiques concentrées soumises à un cisaillement inhomogène. Nous avons décrit le comportement d’une suspension macroscopique par une approche phénoménologique locale basée sur la considération de la suspension comme un milieu continu. Trois flux migratoires ont été identifiés : un flux de collisions, un flux de viscosité et un flux de courbure. L’expression de ces trois flux est obtenue en étudiant la déviation de la trajectoire de paires de particules induite par une collision. Nous avons adopté une démarche à la fois expérimentale et numérique. Sur le plan expérimental, notre intérêt s’est porté sur l’écoulement tournant entre deux disques parallèles. Nous avons mis au point une technique expérimentale qui s’appuie sur la détection de traceurs par mesure d’absorption de la lumière. Les systèmes étudiés sont des suspensions constituées de particules de même indice et de même densité que le fluide suspendant. Sur le plan numérique, nous avons bâti un coût de calcul à 2D en volumes finis capable de modéliser le système d’équations non linéaires couplées qui régissent le comportement d’une suspension monodisperse ou bidisperse. Ainsi, nous avons étudié numériquement le comportement d’une suspension bidisperse en écoulement de Couette cylindrique et de Poiseuille. Nous avons observé une ségrégation en taille des particules en suspension qui est d’autant plus prononcée que la fraction volumique des petites et des grosses particules est voisine. Dans le cas de l’écoulement plan-plan rotatif, nous avons mis en évidence l’existence d’une migration pour une suspension monodisperse. La quantification des coefficients des flux de migration dans les géométries rotatives a été effectuée grâce aux profils numériques instationnaires. Les valeurs ainsi obtenues montrent que l’intensité des flux est liée à la direction de la migration des particulesIn this present work, we have studied the behavior of concentrated macroscopic suspensions subjected to inhomogeneous shear rate. This behavior was described by means of a local phenomenological approach based on the consideration of the suspension as a continuous medium. Three shear induced fluxes were identified : a collision flux, a viscosity flux and a curvature flux. The expression of these three fluxes is obtained by studying the deviation of the trajectory of pairs of particles induced by a collision. We achieved both experimental and numerical investigations. On the experimental plan, we studied the flow between two parallel rotating disks. We developed an experimental technique which leans on the detection of tracers by measure of absorption of the light. The studied systems are suspensions established by particles of the same refractive index and the same density as the suspending fluid. Concerning the numerical work, we have built a numerical code in 2D, based on a finite volume method, capable of modeling the system of coupled non linear equations which govern the behavior of a monodisperse or bidisperse suspension. So we studied numerically the behavior of a bidisperse suspension in a Couette and a Poiseuille flow. We observed segregation in size of particles in suspension which is more pronounced when the volume fraction of the small and big particles is nearly equal. In the case of the flow between two rotating discs, we put in evidence the existence of a migration for a monodisperse suspension. The quantification of the coefficients of the shear induced migration fluxes in the rotating geometries was made thanks to the numerical, transient profiles. The values so obtained show that the intensity of these fluxes is closely bound to the direction of the migration of particles
47
Rambaud, Patrick. "Contribution à l'étude du comportement de particules solides en écoulement turbulent confiné par simulation numérique directe." Nancy 1, 2001. http://www.theses.fr/2001NAN10204.
Abstract:
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 hermitienneThe behavior of solid particles in a turbulent gas channel flow is studied by direct numerical simulation. A mixed Eulerian and Lagrangian formulation allowed us to deal with the dispersion of small solid particles through the computation of the integral time scales of the turbulence seen by the solid particles on their trajectories. Those integral times are compared with the ones estimated thank to a semi-empirical correlation established with direct numerical simulation in isotropic and homogeneous turbulence. The comparison shows the impossibility to use this correlation to predict the streamwise dispersion. Beside this dispersion study, the turbulence modulation due to solid particles is shown. The forces taken into account on the particles in all the simulation are at least the non-linear drag and the Saffman's lift both corrected for near wall effect and using a fully three-dimensional Hermitian interpolation
48
Mingalev, Stanislav. "Le Comportement de la bulle et des particules, l’écoulement pulsatile et le flux péristaltique." Thesis, Université de Lorraine, 2013. http://www.theses.fr/2013LORR0361/document.
Abstract:
Dans cette thèse on cherche à étudier le flux péristaltique des liquides dans un canal à onde de pression déterminée aux confins. Dans la plupart des recherches de systèmes de transportation péristaltiques la variation des coordonnées de la paroi est prédéfinie pour les raisons de commodité. Cependant les parois d’organes creux (comme oesophage intestin grêle, côlon urètre, vaisseaux lymphatiques) dont le fonctionnement consiste à transmettre des produits par la voie péristaltique, sont dotées de barorécepteurs – capteurs qui perçoivent la pression dans la couche limite de fluides et servent à réguler le calibre des vaisseaux. Pour créer le modèle du comportement des systèmes biologiques pareils il nous semble plus adéquat de prédéfinir l’onde de pression aux confins des vaisseaux. Cette approche réalisée dans notre thèse permet de découvrir et décrire des effets nouveaux, inexplorés auparavant. Dans cette thèse nous étudions aussi l’influence des pulsations transversales des parois du canal sur la transmission du produit dues aux chutes de pression. Cet objectif est apparu lors de la détermination de la viscosité du liquide utilisant la méthode des canaux compressibles (squeezing flow viscometry). Des problèmes similaires sont assez répandus dans l’étude d’une variété des systèmes biologiques, en particulier, des mouvements de lubrification des articulations ou des micro-vaisseaux des muscles. Nous avons aussi étudié l’influence du son sur l’interaction d’une particule solide tombante et d’une bulle de gaz montante dans le liquide. La pertinence de ce travail est liée à l’importance de recherche des solutions possibles pour augmenter l’efficacité de flottation, méthode d’enrichissement basée sur l’accrochage des particules minérales par des bulles de gazThe thesis studies the peristaltic flow of fluid in a channel with the specified pressure wave at the boundary. The law of wall’s coordinate variation isn’t determined a priori. It is found from the initially definite law of pressure-variation on the wall. This way is based on the fact that some hollow organs change diameter under the signals of baroreceptors (sensors that detects the pressure). We studied the effects of various parameters on flow rate and structure of flow. Besides we studied the influence of vibration on the peristaltic flow under long wave approximation. The paper also considers the influence of the wall transverse pulsation on the fluid transport under the pressure drop. This problem arises in defining the liquid viscosity by squeezing flow viscometry. The same problems occur in analyzing different biological systems, including the lubricant movement in joints or in the microvessels of working muscles. The influence of sound on the interaction of a solid particle and a gas bubble in fluid is studied as well
49
Abbas, Micheline. "Auto-diffusion de particules dans un écoulement cisaillé : des interactions hydrodynamiques aux effets collisionnels." Toulouse, INPT, 2008. http://ethesis.inp-toulouse.fr/archive/00000622/.
Abstract:
Ce travail aborde, à l'aide de simulations Lagrangiennes, la description du comportement rhéophysique d'une suspension de particules solides sphériques en écoulement cisaillé. Les effets de l’inertie du fluide, de l'agitation Brownienne et de la gravité sont négligés. Les suspensions étudiées sont classées en deux grandes familles, en fonction de l'inertie de la phase dispersée caractérisée par le nombre de Stokes. A très petit nombre de Stokes, les suspensions sont de type liquide-solide où le fluide est très visqueux. Le modèle de simulation "Force Coupling Method" est utilisée pour simuler les interactions hydrodynamiques qui contrôlent la dynamique de ces suspensions. Cette méthode se base sur un développement multipolaire de la perturbation de vitesse induite par la présence des particules dans le fluide porteur. L'évolution de quantités macroscopiques en fonction de la fraction volumique du solide [φ=1-20%] est analysée dans des suspensions monodisperses. Les résultats (fluctuations de vitesse, auto-diffusion, auto-corrélation des vitesses et distribution spatiale de paires de particules…) confortent les tendances observées dans plusieurs études de la littérature. Nous montrons que l’agitation des particules induit un comportement diffusif dont l’intensité est une fonction croissante de la concentration. Le niveau d’agitation mais aussi le temps de diffusion augmentent lorsque les interactions multi-corps contrôlent la dynamique de la suspension. Les effets de lubrification associés à des particules proches du contact sont résolus précisément. Ceci permet d'utiliser la FCM pour simuler des suspensions de concentration plus élevée (allant jusqu'à 35%), et de quantifier leur viscosité effective. Le modèle de simulation est étendu aux cas de suspensions bidisperses. L'impact de la variation du rapport de taille ou de concentration sur les statistiques (des deux espèces) est examiné pour une fraction volumique constante de la phase dispersée. Pour un rapport de concentration fixe, nous avons trouvé qu'un rapport de taille croissant entraîne une augmentation (resp. Diminution) du niveau de fluctuation des petites (resp. Grosses) particules. Quand le rapport de taille et la concentration totale sont fixes, l'augmentation du nombre de grosses particules entraîne l'augmentation du taux de fluctuation et de la diffusion des deux espèces. Les suspensions caractérisées par un nombre de Stokes modéré ou grand sont en général de type gaz-solide. Un modèle de simulation basé sur l’intégration des trajectoires de particules assimilées à des sphères dures est utilisé pour simuler la dynamique de la suspension. Le mouvement des particules est uniquement contrôlé par les collisions et par la force de traînée sur une particule isolée. Les simulations montrent que les propriétés de la suspension dépendent fortement de l'inertie des particules et de la concentration. La variation du nombre de Stokes de 1 à 10 induit une augmentation de l'agitation des particules de trois ordres de grandeur, et une évolution de la distribution de vitesse d'une forme très piquée (proche d’un Dirac) à une forme Maxwellienne. Les résultats numériques sont confrontés aux prédictions de deux modèles issus de la théorie cinétique des milieux granulaires adaptés aux nombres de Stokes modérés: la fonction Dirac (resp. Maxwellienne déviée) est utilisée pour décrire les suspensions faiblement (resp. Fortement) agitées. Une nouvelle théorie pour déterminer les coefficients du tenseur d'auto-diffusion Lagrangienne est développée et validée avec les résultats des simulations. Les coefficients de diffusion et la viscosité de la phase solide sont également confrontés aux modèles théoriques utilisés pour la prédiction d’écoulements complexes. L'effet de l'inélasticité sur les quantités statistiques est également discuté. La conclusion de ce document fait la synthèse de tous ces résultats en proposant une approche unifiée de l’évolution de la viscosité effective du mélange fluide/particules. Une modification de la méthode FCM est proposée pour modéliser simultanément l'inertie des particules et les interactions hydrodynamiquesLagrangian simulations are used to study the rheophysics of sheared suspensions of spherical particles. The effects of the fluid inertia, the Brownian diffusion and the gravity are neglected. Depending on the particle inertia characterized by the Stokes number, the suspensions are divided into two major classes. The limit of vanishingly small Stokes numbers corresponds to solid particles suspended in a very viscous fluid. The "Force Coupling Method" is used to model the direct hydrodynamic interactions controlling the dynamics of these monodisperse suspensions. This method is based on a finite multipole expansion of the velocity field perturbation induced by each particle. The motion of all the suspension particles is simultaneously coupled through the direct solution of the Stokes equations written for the carrying fluid flow. The macroscopic evolution is studied while the solid volume fraction is increased from low to moderately concentrated [φ=1-20%]. The results (velocity fluctuation, self-diffusion, velocity auto-correlation and spatial distribution of pairs. . . ) are in agreement with several former studies of the literature. We showed that the particle agitation is enhanced by increasing the concentration and leads to a diffusive behavior of the suspension. The agitation level and the characteristic diffusion time are increasing as many-body hydrodynamic interactions control the suspension dynamics. The accuracy of the method is improved by calculating the exact lubrication forces for particle pairs near contact. Hence, this allows to simulate larger suspension concentrations (up to 35%), and to quantify the effective viscosity in this regime. The model is extended to the bidisperse suspension configurations. The dependence of the statistical quantities (of both species) on the size ratio and concentration ratio is discussed for a fixed total volume fraction. For a constant concentration ratio, we obtained that an increase of the size ratio enhances (resp. Reduces) the fluctuation level of the small (resp. Large) particles. The increase large particle number induces a significant enhancement of the fluctuations and self-diffusion of both species. The suspensions characterized by moderate to high Stokes numbers are generally of gas-solid type. A hard-sphere collision model coupled with the particle Lagrangian tracking is used to simulate the suspension dynamics. The particle motion is controlled by only the drag force and particle collisions. The simulations show that the suspension properties depend strongly on the particle inertia and concentration. Increasing the Stokes number from 1 to 10 induces an enhancement of the suspension agitation by three orders of magnitude, and an evolution of the velocity distribution function from a highly peaked (close to the Dirac delta function) to a Maxwellian shape. The numerical results are compared to the predictions of two theoretical models based on the kinetic theory of granular flows adapted to moderate inertia regimes. The velocity distribution used for weakly (resp. Highly) agitated suspensions is the Dirac delta (resp. Deviated Maxwellian) function. A new prediction of the Lagrangian self-diffusion tensor is proposed and validated by the simulations results. The diffusion coefficients and solid phase viscosity are compared to the classical models used in engineering applications. The inelasticity effect on the statistical quantities is discussed as well. The conclusion of the manuscript proposes a unified approach of all the results related to the evolution of the effective viscosity in the bulk. A modification of the Force Coupling Method is proposed to properly simulate the particle inertia and hydrodynamic effects
50
Hamelin, Patrice. "Application de la diffusion lumineuse à la métrologie des particules en écoulement diphasique dispersé." Toulouse, INPT, 1986. http://www.theses.fr/1986INPT059H.
Abstract:
A partir d'un anemometre laser a faisceau de reference on developpe une methode de mesure simultanee de la taille et de la vitesse de particules spheriques. La granulometrie est fondee sur l'analyse du singal d'attenuation lumineuse enregistre par une photodiode placee sur l'axe du faisceau intense qui resulte du passage d'une particule dans le volume de mesure