Dissertations / Theses: 'Écoulement diphasique gaz-liquide'

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Suleman, Shittu Omeiza. "Contribution à l'étude d'un écoulement gaz-liquide dans un élargissement brusque." Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 1990. http://docnum.univ-lorraine.fr/public/INPL_T_1990_SULEMAN_S_O.pdf.

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Abstract:

Une étude théorique et expérimentale d'un écoulement à bulles à travers un élargissement brusque est présentée. La banque de données obtenue nous a permis sur le plan global d'invalider un certain nombre de corrélations existantes concernant le taux de vide, le frottement pariétal et la chute de pression singulière, et de proposer de meilleurs outils pour le calcul de ces paramètres. En particulier, on note que la prise en compte du frottement pariétal dans le modèle semi-empirique élaboré pour le calcul de chute de pression singulière apporte une amélioration non négligeable. Sur le plan local, nos résultats ont permis de donner une tendance générale de l'organisation de l'écoulement au voisinage immédiat de la singularité. En particulier, nous avons pu déterminer les longueurs d'établissement, ainsi que les tailles des deux tourbillons contrarotatifs pour plusieurs situations. Le caractère instationnaire de la position du point de recollement a été mis en évidence par une analyse statistique. Celui-ci semble osciller autour d'une position moyenne sans fréquence privilégiée

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Farnaud, Jean-Paul. "Mesure par ultrasons dans un milieu diphasique liquide-gaz." Grenoble 2 : ANRT, 1987. http://catalogue.bnf.fr/ark:/12148/cb37604962c.

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Talvy, Samuel. "Airlift et colonne à bulles en écoulement gaz-liquide et gaz-liquide-solide." Toulouse, INSA, 2003. http://www.theses.fr/2003ISAT0031.

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Abstract:

Cette these s'inscrit dans l'axe de recherche " hydrodynamique physique et physico-chimique des reacteurs polyphasiques du laboratoire d'ingenierie des procedes et de l'environnement. Le premier objectif est d'etendre les travaux de la mecanique des fluides numeriques (m. F. N. ) A l'analyse de l'hydrodynamique et du melange gaz-liquide et gaz-liquide-solide en airlift puis de tester les potentialites de la m. F. N. Pour reproduire le fonctionnement des colonnes a bulles. Puis le deuxieme objectif est de proposer des modeles beaucoup plus simples pour calculer les airlifts et les colonnes a bulles : modele filaire. Les resultats obtenus avec la m. F. N. Fourniront des fermetures aux problemes des modeles simples. Les resultats des simulations numeriques et filaires sont systematiquement compares aux resultats experimentaux
This thesis is in the axe of "hydrodynamic physics and physico-chemical of the multiphase devices of the laboratoire d'ingenieries des procedes et de l' environnement. The prime objective is to extend the existing work of computational fluid dynamics (cfd) by analysing the hydrodynamics and mixing in gas-liquid and gas-liquide-solid flows in airlift then to test the potentialites of cfd modelling to simulate bubble columns. The second objective is to propose simpler models to calculate the airlifts and bubble olumns : 1d model. The results obtained with cfd will provide closure relations for the problems of the 1d model. The results of the numerical simulation and 1d are systematicly compared to the experimental results

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Salim, Abdelkader. "Ecoulements diphasiques liquide-gaz et liquide-liquide dans les microcanaux : Apport de l'analyse d'image." Nancy 1, 2006. http://www.theses.fr/2006NAN10006.

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Abstract:

Cette étude est divisée en deux parties: la première est consacrée à une nouvelle méthode permettant de déterminer l'angle de contact air-liquide-solide ou liquide-liquide-solide. Les valeurs d'angles obtenues par le microscope confocal à balayage laser (CSLM) à partir du modèle en 3D de la goutte montrent un bon accord avec les valeurs qu'on obtient à partir de la méthode conventionnelle du goniomètre. La modélisation géométrique en 3D de la goutte obtenue à partir des images CSLM a permis d'étudier la distribution locale des angles de contact autour de la goutte, et donc de détecter une hétérogénéité locale d'une surface plane solide. La deuxième partie est consacrée à une étude expérimentale des écoulements diphasiques liquide-gaz et liquide-liquide dans des microcanaux horizontaux. Pour chaque couple de fluides, les pertes de pression ont été mesurées et les configurations d'écoulements ont été identifiées pour une large gamme de nombres de Reynolds. Les cartographies d'écoulements ont été réalisées et comparées avec celles de la littérature. Pour les écoulements liquide-gaz, cette étude a montré l'effet des propriétés physiques des fluides sur les configurations d'écoulements et donc sur les pertes de pression. Pour les écoulements liquide-liquide, les expériences ont été réalisées dans deux cas de figure : microcanaux initialement saturés en huile et microcanaux initialement saturés en eau. Dans la gamme des débits étudiée, on observe une différence de configurations d'écoulements et donc de pertes de pression entre les deux séries d'expériences. Pour les deux systèmes liquide-gaz et liquide-liquide, les résultats expérimentaux sont interprétés au moyen du modèle homogène et de l'approche de Lockhart-Martinelli
This study is divided in two parts: the first one presents a new technique to quantify contact angle and then the wettability. This technique uses a confocal laser scanning microscope (CSLM) and allows to record series of 2-D images of a fluorescent liquid droplets set on various solids surfaces. The building of 3-D images is done with the summation of several images acquired with a regular step along the CSLM z-axis. The results obtained are similar to those obtained with a conventional goniometric technique for different air-liquid-solid systems. The CSLM images shows that drops are characterized by complex morphologies and that the local contact angles can be modified by chemical heterogeneities in the fluids. The second part is mainly an experimental study which deals with liquid-gas and liquid-liquid flows in horizontal microchannels. For each system, the pressures drops are measured and the flow regime maps are realised and compared with those presented in the literature. In the case of liquid-gas flows, the fluid properties have a great impact on the pressure drops and flow patterns. For liquid-liquid flows, two types of experiments are studied: microchannels initially saturated with oil and microchannels initially saturated with water. In the range of the Reynolds numbers considered, a difference in the pressure drops and the flow patterns are observed. The experimental results are interpreted with the homogeneous model and the Lockhart-Martinelli approach

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Barbier, Dominique. "Etude d'un écoulement gaz-liquide dans un tube enroulé en hélice." Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 1990. http://docnum.univ-lorraine.fr/prive/INPL_T_1990_BARBIER_D.pdf.

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Abstract:

Ce travail comprend en première partie une étude bibliographique sur les écoulements dans les hélices. Elle dégage essentiellement les corrélations usuelles concernant les chutes de pression, les coefficients de transfert de chaleur ainsi que le taux de vide dans des écoulements soit adiabatiques soit en eau-vapeur. Elle met aussi en évidence certaines lacunes et le besoin d'une connaissance plus approfondie de la dynamique de tels écoulements. Un montage expérimental comprenant deux circuits en parallèles eau-SF6 et pouvant être pressurisé jusqu'a 13 bars, permet d'étudier des écoulements pour lesquels le rapport des masses volumiques entre les deux phases est voisin de 10. La veine d'essai est constituée d'une hélice dont le diamètre intérieur du tube est d=19,8 mm le diamètre d'enroulement d=1170 mm et l'angle d'inclinaison 727. Une station de mesure placée après un tour d'enroulement permet l'acquisition simultanée des distributions circonférentielles de la pression, du frottement pariétal, de l'épaisseur de film ainsi que des cartographies de taux de vide dans la section entière. En faisant varier la pression de 4 à 13 bars, on étudie le comportement de divers régimes d'écoulement (bulles, stratifie et annulaire) en similitude Froude. Enfin, on propose une modélisation globale de l'écoulement en régime stratifié

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Monoté, Guy. "Atomisation d'un jet liquide par un jet de gaz coaxial : analyse du mélange." Poitiers, 1994. http://www.theses.fr/1994POIT2286.

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Abstract:

Cette etude contribue a la modelisation de la pulverisation d'un jet liquide par un jet de gaz coaxial. La configuration de jets diphasiques mise en place est une simulation de l'injection coaxiale generee avec de l'oxygene liquide lox et de l'hydrogene gazeux gh#2 dans le moteur cryotechnique vulcain de la fusee ariane v. La visualisation de jets d'eau ou de solutions aqueuses d'un tensioactif, assistes par des jets d'air, par l'intermediaire d'une nappe laser stroboscopee, fournit des photographies utiles a la comprehension de la structure des jets coaxiaux. Les mesures du taux de presence de liquide, effectuees au moyen d'une fibre optique, dans la zone dense des pulverisations, ont permis de mettre en evidence l'interaction entre les deux ecoulements adjacents. En particulier, elles montrent que le gaz penetre tres tot dans le liquide en formant une surface d'echange complexe. D'autre part, ces mesures ont rendu possible la classification des jets coaxiaux liquide/gaz en deux regimes d'ecoulement distincts, fonctions des conditions initiales d'injection. La mise en equation du taux de presence axial de liquide dans le voisinage de l'injecteur nous a conduit a proposer une correlation destinee a la prediction de la longueur de rupture du jet diphasique. Un analyseur de particules par la methode des phases doppler (pdpa) a servi a l'exploration de la zone diluee des jets. La taille des gouttes, leur vitesse axiale moyenne ou fluctuante ont ete determinees. Enfin, une premiere approche du bilan de masse montre que la zone centrale dense des jets coaxiaux se caracterise par un glissement entre les phases

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Gradeck, Michel. "Structure de l'écoulement diphasique gaz-liquide dans les échangeurs à plaques corruguées." Nancy 1, 1996. http://www.theses.fr/1996NAN10302.

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Abstract:

Cette étude a été menée au LEMTA dans le cadre d'une action de recherche concertée CEA-CENG-GRETH-ECOTECH sur les échangeurs de chaleur à plaques. L’état des connaissances sur la thermo hydraulique et l'hydrodynamique des écoulements monophasiques (liquides newtoniens et complexes) permet maintenant de bien appréhender les problèmes lies au dimensionnement de ces échangeurs. Pourtant maintenant largement employés dans des utilisations diphasiques, ces échangeurs n'ont pas fait l'objet d'études et de recherches approfondies à l'exception des échangeurs à plaques munis d'ailettes. Outre l'établissement de cartes d'écoulement, les objectifs de ce travail expérimental sont d'expliquer les différents mécanismes de frottement pariétal et donc d'échange lorsque le mélange diphasique s'enrichit en gaz et subit des changements de régime (transition). Pour ce faire, les deux principales techniques de mesure mises en oeuvre sont la mesure du gradient pariétal de vitesse par technique électrochimique (technique polarographique) et la mesure du taux de vide (sonde optique). Deux configurations, un écoulement co-courant horizontal et un écoulement co-courant vertical ascendant, ont été étudiées avec deux géométries différentes (plaques à cannelures droites et plaques à chevrons croises)
This study has been supported by the LEMTA and the associate lahoratories CEA-CENG GRETh in a national rescarch program on plate beat exchangers. Both the thermohydraulic and the hydrodynamic proper to the flow of newtonian or complex fluids arc now well known and the design of such exchangcrs does not set any difficult problem anymore. Although this kind of ex changer is widely used in two-phase systems, all the published works on this topic only involves plate fin exchangers. The main objectives or this work are firstly to establish a flow pattern map, secondly lo explain the friction mechanism (transfer mechanism) when the gas flux increases and when transition between two patterns occurs. The measurement of the local wall shear stress is made by electrochemical method call polarography and those of the local void fraction by an optical probe. The horizontal co-current gas-liquid flow has been first investigated using two kind of geometry (a bidimensionnal and a tridimensionnal) then the vertical upward one

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Lusseyran, François. "Caractéristiques cellulaires du régime à poches en écoulement gaz-liquide co-courant vertical, transition vers le régime déstructuré." Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 1990. http://docnum.univ-lorraine.fr/public/INPL_T_1990_LUSSEYRAN_F.pdf.

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Abstract:

Les écoulements gaz-liquide en conduite verticale présentent quatre configurations ou régimes d'écoulement. Ce travail porte sur le régime à poches et sur la transition vers la configuration qui lui succède : le régime destructuré (churn flow). Les mesures sont effectuées à 200D du point d'injection du gaz, dans une conduite de 12. 2 mm de diamètre et pour le couple de fluides eau-azote. Les deux principales grandeurs mesurées en fonction des flux d'entrée sont : le frottement pariétal instantané (méthode électrochimique) et l'épaisseur de film instantanée (méthode conductimétrique). Une détection optique simultanée de la présence des phases permet un traitement conditionnel de la base de données. Les caractéristiques de la cellule moyenne représentative de chaque point de fonctionnement en sont déduites : longueur de la cellule, du bouchon de liquide et de la poche de gaz, fréquence de passage des cellules ainsi que l'évolution selon une abscisse solidaire de la poche, du frottement pariétal et de l'épaisseur de film. Ces résultats sont comparés aux hypothèses et aux prédictions des modélisations du régime à poches. On compare les dimensions de l'attracteur bâti dans un pseudo-espace de phases à partir des signaux de frottement en régime à poches et en régime déstructuré. L’arrêt de l'augmentation de la valeur moyenne du frottement mesuré au niveau de la poche, quand la vitesse du gaz croit, est interprété comme signature de la déstabilisation du film. Un critère de transition en correspondance avec les modèle

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Guillard, Jean-Christophe. "Étude expérimentale de l'atomisation assistée de jets diphasiques gaz-liquide." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2016. http://www.theses.fr/2016GREAI037/document.

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Abstract:

L’atomisation assistée d’une phase liquide lente par un co-courant gazeux rapide est un sujet largement étudié dans la littérature, et des avancées notables sont intervenues notamment sur les mécanismes de brisure, la structure du jet atomisé ainsi que sur les caractéristiques des gouttes formées. En revanche, peu d’études traitent d’une configuration où la phase lente consiste en un jet diphasique gaz-liquide. Cette situation se rencontre par exemple lors du transitoire d’allumage des moteurs cryotechniques de fusée durant lequel la fraction volumique de gaz passe continument de 1 (jet interne purement gazeux) à 0 (jet interne purement liquide), de sorte que pratiquement tous les régimes d’écoulements diphasiques, allant du régime à bulles jusqu’aux écoulements annulaires, peuvent être observés.L’objectif est donc de comprendre comment la fraction volumique de gaz et/ou le régime d’écoulement diphasique du jet interne impactent les modes d’atomisation et in fine les caractéristiques du spray.Pour répondre à ces questions, des expérimentations ont été menées avec comme fluides de substitution de l’air et de l’eau en conditions ambiantes et sous gravité terrestre. Les trois paramètres de contrôle principaux sont la vitesse superficielle du liquide qui a été variée de 0,17 m/s à 2 m/s, la vitesse superficielle du gaz dans le jet interne qui a été fixée de telle sorte que la fraction de débit gaz balaye la plage 0 à 0,99 et enfin la vitesse du gaz externe qui a évolué entre de 20 à 200 m/s. Trois géométries d’injecteurs axisymétriques ont été utilisées pour d’une part accéder à tous les régimes d’écoulements diphasiques souhaités excepté l’écoulement à brouillard, et d’autre part pour varier le diamètre du jet central d’un facteur d’environ deux. Deux types de campagnes expérimentales ont été réalisées : une campagne à rapport des pressions dynamiques gaz-liquide fixé à 16 pour des fractions de débit volumique gaz variables, ainsi que des campagnes à fractions de débit volumique gaz fixe et M variable .Les caractéristiques structurelles du spray, sa longueur de brisure et l’angle du spray formé ont été mesurés par imagerie rapide alors que les caractéristiques de la phase dispersée, c’est-à-dire tailles, vitesses et flux de gouttes ont été mesurés par sonde optique.Les cartographies des régimes d’écoulements dans l’injecteur et des structures du jet diphasique avec et sans assistance par le gaz externe que nous avons établies ont permis de démontrer que ces structures étaient étroitement liées au régime d’écoulement du jet central. Trois modes d’atomisation principaux ont été identifiés et leur frontières établies. A faible fraction de débit gaz, l’atomisation de jets liquides chargés en petites bulles est sujet à l’épluchage de surface et aux battements latéraux à grande échelle comme sur un jet monophasique liquide. A très grande fraction de débit gaz, l’écoulement annulaire donne lieu à l’atomisation d’une nappe annulaire. Pour des valeurs intermédiaires, de nouvelles structures de type "parapluie" se forment à l’arrivée des bouchons de gaz caractérisées par une grande amplitude et un développement orthogonal au jet. L’atomisation des écoulements à régimes « churn » et annulaire donne lieu à des sprays à caractère intermittent du fait de passage de blocs liquides issus de l’écoulement interne.La longueur de brisure est réduite par l’ajout de gaz interne jusqu’à devenir très petite pour les fractions de débit gaz élevées. Le comportement de l’angle du spray est différent selon le diamètre du jet atomisé et le régime d’écoulement interne : il peut augmenter ou réduire selon la configuration.Les pdf centrées sur la taille goutte moyenne sont peu sensibles à la fraction de débit gaz. En revanche les tailles de gouttes moyennes et le flux volumique montrent des évolutions marquées : ils peuvent selon la fraction de débit gaz et donc selon la structure du jet atomisé réduire ou augmenter
Assisted atomization of a liquid phase slow by a rapid gas co-current is a topic widely studied in the literature, and significant advances have occurred especially on the breakup mechanisms, the structure of the atomized jet as well as the characteristics of formed drops. However, few studies deal with a configuration where the slow phase consists of a two-phase liquid-gas jet. This situation occurs for example during the transitional ignition of cryogenic rocket engines during which the volumic gas fraction decreases continuously from 1 (purely gas) to 0 (purely liquid), so that almost all two-phases flow regimes, from bubbly flow to annular flow can be observed.The goal is to understand how the volumic gas fraction and/or two-phase flow regime of internal jet impact the atomization modes and the characteristics of the spray.To answer these questions, experiments were conducted with as fluid of substitution air and water under ambient conditions and under gravity. The three main control parameters are the superficial velocity of the liquid which was varied from 0.17 m/s to 2 m/s, the superficial gas velocity in the internal jet that has been set so that the gas flow rate fraction sweeps the range 0 to 0.99 and finally the external gas velocity that has evolved between 20 to 200 m/s. Three geometries of axisymmetric injectors were used to firstly access any desired phase flow regimes except mist flow, and also to vary the diameter of the central jet by a factor of about two. Two types of experimental campaigns were carried out: a campaign where the gas-liquid dynamic pressure ratio was set at 16 for varied gas flow rate fraction, as well as campaigns with fixed gas flow rate fraction and variable M.The structural characteristics of the spray, its breakup length and the angle of spray were measured by high speed imaging while the characteristics of the dispersed phase, that is to say, sizes, velocities and flows of the drops were measured by optical probe.Mapping of flow regimes in the injector and two-phase jet structures with and without assistance by external gas that we have established have shown that these structures were closely related to the flow regime of the central jet. Three main atomization modes were identified and its borders established. For small gas flow rate fraction, the atomization of liquid jets laden bubbles is subject to surface peeling and large-scale lateral beats like a single phase liquid jet. For very large gas flow rate fraction, the annular flow results in the atomization of an annular liquid sheet. For intermediate values, new structures type of umbrella form at the arrival of gas slugs characterized by high amplitude and orthogonal development with respect to the jet. Atomization of “churn" flow and annular flow gives rise to intermittent sprays because of passage of "liquid blocks" from the internal flow.The breakup length is reduced by the addition of internal gas and become very small for the high gas flow rate fractions. The behavior of the angle of the spray is different depending on the diameter of the atomized jet and the internal flow regime. It may therefore increase or decrease depending on configuration.Centred pdf on mean drop size are not much sensitive to the gas flow rate fraction. However mean drop sizes and volumic fluxes show marked evolution: they can according to the gas flow rate fraction and therefore the atomized jet structure decrease or increase

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Riou, Xavier. "Contribution à la modélisation de l'aire interfaciale en écoulement gaz-liquide en conduite." Toulouse, INPT, 2002. http://www.theses.fr/2002INPT034H.

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Abstract:

En écoulement diphasique, les transferts de masse, de quantité de mouvement ou d'énergie à l'interface dépendent de l'aire de contact entre les phases. La connaissance de cette aire nécessite l'établissement d'une équation d'évolution. La formulation de cette équation peut se faire selon une approche eulérienne ou une approche lagrangienne possédant chacune leurs avantages. Nous avons établi rigoureusement une équation eulérienne de l'aire interfaciale et après quelques rappels sur la vitesse d'une interface, nous avons discuté l'importance du choix du transporteur de cette aire et regardé ce qu'il valait pour quelques situations élémentaires. Les termes puits et sources de l'équation d'évolution ne peuvent s'obtenir qu'au prix de modèles physiques. Ces termes ont été établis pour les écoulements dispersés à partir de l'évolution d'une équation de type Liouville où l'aire interfaciale est un moment d'une fonction de distribution. Nous avons développé un modèle de coalescence pour des écoulements polydipersés prenant en compte les effets des collisions turbulentes et visqueuses. Nous avons alors obtenu un terme puits pour l'aire interfaciale. Un modèle de rupture a été développé à partir d'un concept original de taux de rupture. Un terme source pour l'aire interfaciale a alors été obtenu pour les écoulements dispersés. Enfin, nous avons testé l'aptitude du modèle à prédire la transition bulles-poches et nous avons établi une carte sans dimension montrant les domaines de prédominance de la coalescence et de la rupture.

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Bonnet, Jean-Philippe. "Phénomènes de transport dans les mousses métalliques : approche expérimentale des écoulements monophasiques et liquide-gaz." Aix-Marseille 1, 2007. http://www.theses.fr/2007AIX11043.

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Abstract:

Les structures tridimensionnelles cellulaires à forte porosité comme les mousses métalliques permettent d'obtenir des gains substantiels en termes d'intensification de transferts de chaleur, de mélanges et de réactions chimiques. Ces matériaux fortement poreux, dont l'utilisation est relativement récente, sont encore mal caractérisés en termes de propriétés de transports et d'écoulement. Les objectifs de ce travail sont la caractérisation des écoulements monophasiques et liquide-gaz dans les mousses métalliques, la compréhension des mécanismes les régissant et enfin la corrélation des résultats à la morphologie des mousses. En écoulement monophasique, deux fluides ont été utilisés : un liquide (eau) et un gaz (air). Nous avons montré que les effets liés à la compressibilité du fluide doivent être pris en compte dès les faibles vitesses. La loi de Forchheimer est la mieux adaptée pour prédire les pertes de pression en écoulement (ReDp 10-10000). Une loi simple reliant les paramètres d'écoulement et la structure de la mousse a été obtenue. La partie diphasique constitue la première étude relative aux écoulements liquide-gaz à co-courant dans les mousses solides. Nous avons établi une base de données conséquente (520 conditions d'écoulement différentes) et confronté nos résultats à différents modèles d'écoulement liquide-gaz. Nous avons montré que tous étaient utilisables en l'état pour effectuer des dimensionnements à des fins industrielles. Cependant, aucun argument ne se dégage objectivement pour privilégier l'un ou l'autre d'entre eux. Nos mesures montrent que la prise en compte simultanée des paramètres fondamentaux que sont le titre, la saturation et le débit masse total, est nécessaire pour progresser vers la compréhension des mécanismes d'écoulement et l'élaboration de modèles plus précis

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Tijani, Niass. "Instabilités d'interfaces dans un écoulement gaz-liquide à contre courant." Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 1996. http://www.theses.fr/1996INPL111N.

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Abstract:

Cette thèse porte sur l'étude de l'écoulement d'un film liquide mince tombant sous l'effet de la gravité, et soumis ou non à un contre-courant de gaz, dans une conduite cylindrique verticale. Un des objectifs principaux est la caractérisation de la forme de la surface de ce film. Pour aboutir aux équations de cette surface, nous utilisons une technique de réduction du nombre des variables et des équations du problème formulé à partir du système des équations de Navier-Stokes et des conditions aux limites. Le modèle qui en découle constitue une généralisation de la plupart des modèles existant dans la littérature et montre que la structure ultime de la surface est une compétition entre les effets de la gravité, de la tension superficielle et du frottement interfacial. L’analyse de la solution de base nous a permis de caractériser la transition du film descendant au film ascendant, qui pourrait en résulter par une variation de débit de l'une quelconque des deux phases. L’étude linéaire de la stabilité confirme les travaux effectués sur le film plan et complète ces derniers grâce à l'analyse des instabilités convectives. La dérivation asymptotique de l'équation de l'amplitude montre que cette dernière est une équation de Schrödinger non linéaire avec un potentiel cubique. Une résolution numérique des équations du modèle nous a permis de caractériser l'évolution des amplitudes des modes instables et de leurs harmoniques. Les comparaisons entre les amplitudes des vagues et leurs célérités, avec les prédictions de la théorie linéaire sont très satisfaisantes. La simulation numérique directe par la méthode des éléments finis a permis de conforter les prédictions de la théorie linéaire. L’analyse des spectres montre un comportement plus complexe des amplitudes par rapport aux solutions de la méthode intégrale. La détermination de la forme locale du champ des vitesses pour un nombre de Reynolds inferieur à 500, constitue un résultat remarquable

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Benattalah, Samia. "Contribution expérimentale sur les bilans à l'interface « gaz-liquide »." Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 1994. http://www.theses.fr/1994INPL128N.

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Abstract:

Les conditions de saut à travers une interface qui sépare deux fluides homogènes font apparaitre des termes d'interfaces. Lorsqu’on néglige ces termes sous certaines conditions, on arrive à la continuité des contraintes normales, tangentielles et des vitesses tangentielles. Par contre, si on prend une interface matérielle du type Boussinesq par exemple, cette continuité n'est plus assurée. Pour apporter plus d'informations expérimentales quantitatives sur les termes interfaciaux, nous avons conçu et réalisé une expérience de base munie d'une métrologie précise. Cette expérience de base a consisté à mesurer le maximum de paramètres dynamiques le long d'une bulle de Taylor fixée par un écoulement à contre-courant. L'analyse des données expérimentales à travers différentes approximations mène aux conclusions suivantes: l'utilisation des hypothèses classiques de continuité de la pression, des contraintes et des vitesses tangentielles conduit à des écarts entre les valeurs mesurées et celles calculées. Les écarts restent faibles dans notre cas, si bien qu'on peut considérer comme satisfaisantes les prédictions des écoulements utilisant ce genre d'hypothèses. En n'adoptant aucune des hypothèses précédentes et en fermant le système avec des données expérimentales, la prédiction d'autres paramètres est nettement améliorée. Cette prédiction conduit à l'égalité des vitesses et à un léger écart des contraintes tangentielles. Cet écart a été justifié dans le cadre d'une interface matérielle du type Boussinesq et des ordres de grandeurs des termes d'interface ont été donnés

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Belghoula, Miloud Samir. "Étude de l’évolution spatio-temporelle de l’interface liquide-vapeur lors de l’évaporation en convection forcée laminaire d’un film d’eau ruisselant sur une paroi plane." Perpignan, 2008. http://www.theses.fr/2008PERP0926.

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Abstract:

L’objectif de notre travail de thèse est consacré à l’étude de l’instabilité de l’interface liquide-gaz pour le phénomène de ruissellement d’un film liquide sur une plaque plane inclinée d’un angle par rapport à l’horizontale par le biais d’une méthode numérique pour le suivi spatio-temporelle intitulé PLIC-VOF pour ² Piece Wise Linear Interface Calculation, Volume of Fluid ². Notre étude de simulation consiste à observer une éventuelle présence des vaguelettes selon le nombre de Reynolds du film liquide. La modélisation des forces de tension superficielle par la méthode CSF ²Continuum Surface Force², la détermination de la courbure de l’interface est déterminée par la méthode ²ALE-like scheme². La résolution de l’équation de Navier-Stokes est réalisée par la méthode de la projection, la résolution du système d’équation linéaire est réalisé par la méthode itérative de gradient conjugué Bi-CGStab. Pour la résolution de l’équation de la chaleur, on a séparé les flux diffusifs et les flux convectifs. Les flux diffusifs sont estimés par différences finies explicites. On a utilisé la méthode de limitation de flux de type FCT² Flux-Corrected Transport² pour exprimer les flux convectifs. Nous avons effectué plusieurs tests afin de valider notre code de calcul. Pour l’advection, on a réalisé le test de translation pure, test de rotation solide, test du tourbillon unique et test du tourbillon unique. On a aussi testé la résolution de l’équation Navier-Stokes par les tests de l’écoulement de Poiseuille diphasique et de l’instabilité de Rayleigh-Taylor. La modélisation des forces de tensions superficielles est validé par les tests d’équilibre et oscillation d’une goutte. On a aussi validé le problème de la résolution de l’équation de la chaleur par l’évaporation d’une goutte soumis soit à un flux de chaleur ou champs de température uniformes. Nous présenterons aussi des résultats de simulations concernant le ruissellement d’un film liquide sur une plaque plane inclinée d’un angle par rapport au plan horizontale, nous avons pris ( Re= 24. 41, Fr= , ), ( Re= 72. 506, F r=0. 2588, ), (Re=118. 393, F r=0. 4226,. ) et ( Re=160. 68, F r=0. 5735, )
The aim of our doctoral research is to study the instability of the gas-liquid interface when it comes to the phenomenon of a liquid film running off on a tilted plane plate forming an angle of with the horizontal plane. This phenomenon will be analyzed by a digital method for spatio-temporal monitoring entitled PLIC-VOF (Piece Wise Linear Interface Calculation, Volume Of Fluid). Our study in simulation is to observe the possible presence of ripples, according to the Reynolds number of liquid film. The modeling of surface tension forces will be achieved and determined by the CSF (Continuum Surface Force method), the determination of the curvature of the interface by the ALE-like scheme. The resolution of the Navier-Stokes equation is produced by the projection method, the resolution of the system of linear equation is produced by that of Bi-CGStab iterative conjugate gradient. To resolve the heat equation, diffusive and convective flows have been separated. Diffusive flows are estimated by explicit finite differences. It was the method used to restrict the FCT ² Flux Corrected Transport ² flow type to express the convective flow. We carried out several tests to validate our computer code. As for advection, we tried the test of pure translation, rotation solid test, test and test single vortex of the unique whirlpool. It has also tested the resolution of the Navier-Stokes equation by testing of the Poiseuille disphasic disposing and the Rayleigh-Taylor instability. The modeling of surface force tensions is validated through tests of balance and oscillation of a drop. The resolution of the heat equation by evaporation of a drop subjected either to a heat flow or to uniform temperature field was also validated. We came to the following results for ( Re= 24. 41, Fr= , ), ( Re= 72. 506, F r=0. 2588, ), (Re=118. 393, Fr=0. 4226,. ) et ( Re=160. 68, F r=0. 5735, )

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Gadoin, Émilie. "Régime intermittent "gaz-liquide" en conduite horizontale : écoulements non établis et transitoires." Toulouse, INPT, 1993. http://www.theses.fr/1993INPT152H.

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Abstract:

En ecoulement de gaz et de liquide en conduite, on observe, pour une large plage de debits, un phenomene d'intermittence conduisant au passage successif de poches de gaz et de bouchons de liquide. Une telle situation physique est frequente en transport diphasique d'hydrocarbures. L'etude presentee, sur les regimes intermittents gaz-liquide en conduite horizontale, est focalisee sur les effets resultants de l'etablissement de l'ecoulement et les effets transitoires a partir d'une double approche: theorique et experimentale. Au plan theorique, une ecriture exacte ne faisant pas appel a l'hypothese de periodicite spatio-temporelle est developpee pour les ecoulements instationnaires. Cette formulation aboutit a un modele a deux fluides et deux configurations pour lequel des fermetures sont proposees et qui est potentiellement apte a prendre en compte les effets de coalescence ainsi que les echanges aux frontieres de configuration. La strategie de modelisation en ecoulement non etabli transitoire repose sur l'hypothese couramment admise que les lois de fermeture, resultant d'un equilibre local, sont calculees comme en ecoulement etabli stationnaire. La partie experimentale repond au double aspect associe a la problematique de la modelisation. Une banque de donnees complete est realisee en ecoulement stationnaire. Pour les deux lois de fermeture cles du regime intermittent, la confrontation des resultats a la modelisation est satisfaisante pour la vitesse des poches mais montre quelques lacunes pour la fraction de gaz dans les bouchons. L'ecoulement transitoire est etudie par sa reponse temporelle a des perturbations en echelon en entree ou en sortie de conduite. Trois ondes sont mises en evidence par moyenne d'ensemble. Une onde de taux de vide, lente, qui se propage dans le sens de l'ecoulement a la vitesse du gaz et s'accompagne d'une perturbation de structure. Deux ondes de pression, rapides, qui se propagent dans le sens et a contre sens de l'ecoulement avec une vitesse relative par rapport au liquide sensiblement identique

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Hebrard, Gilles. "Etude de l'influence du distributeur de gaz sur l'hydrodynamique et le transfert de matière gaz-liquide des colonnes à bulles." Toulouse, INSA, 1995. http://www.theses.fr/1995ISAT0036.

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Abstract:

L'etude realisee met en evidence l'effet du distributeur de gaz sur l'hydrodynamique et le transfert de matiere gaz-liquide des colonnes a bulles. Ce travail a ete realise sur trois colonnes de 0,08 m, 0,15 m et 0,20 m de diametre et de 2,5 m de hauteur. Sur chaque colonne trois distributeurs de gaz ont ete utilises: un poreux, une membrane souple en caoutchouc et une plaque percee en pvc. L'eau du reseau et l'air atmospherique ont constitue respectivement les phases liquide et gazeuse. L'aspect des profils radiaux de retention gazeuse, les retentions gazeuses globales, les vitesses de changement de regime d'ecoulement, les diametres de bulles generes et les valeurs du coefficient de dispersion axiale de la phase gazeuse sont directement fonctions du type de distributeur utilise. Les valeurs du coefficient de dispersion axiale liquide sont dependantes du distributeur de gaz. Tous les resultats ont ete presentes sous forme d'une relation adimensionnelle entre les nombres de peclet et de froude, ce qui a permis de proposer une abaque qui, pour une condition operatoire donnee, permet de prevoir a partir de la mesure du coefficient de dispersion axiale liquide ezl, les regimes d'ecoulement du gaz. Les valeurs de kla sont liees aux retentions gazeuses et aux diametres de bulles conditionnant les aires interfaciales, mais aussi aux coefficients de dispersion axiale liquide ezl qui influent sur les valeurs de kl. En conditionnant le type de population de bulles generees, le distributeur de gaz influence directement l'ensemble des parametres hydrodynamiques et donc le transfert de matiere gaz-liquide

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Yu, Qinggen. "Etude de l'écoulement gaz-liquide dans un coude à 180° : influence de l'inclinaison du coude et du sens de l'écoulement." Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 1989. http://www.theses.fr/1989NAN10375.

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Abstract:

On a étudié l'écoulement ascendant et descendant azote-eau dans un coude à 180° positionné horizontalement, verticalement ou incliné à 45° de type « C ». Les résultats expérimentaux concernent : la carte d'écoulement, la chute de pression, le taux de vide, et le frottement pariétal, ces deux dernières quantités sont mesurées localement dans les sections situées à 0°, 15°, 45°, 90°, 135°, 165°, 180° de l'entrée du coude par une sonde optique et des sondes électrochimiques. Le diamètre intérieur et le rayon de courbure du coude sont respectivement D=44 mm et R=220 mm; les plages de mesure (1≤V1≤3m/s, 0≤VG≤1 m/s), couvrent les régimes à bulles et à poches; les essais sont effectués dans des conditions de température et de pression proches de l'ambiante. La configuration d'écoulement dépend essentiellement de la combinaison des forces centrifuge, de flottabilité, et d'inertie. La distribution de phase est décrite en détail par les courbes d'isotaux de vide, les profils du taux de vide dans le plan de symétrie, l'évolution du taux de vide maximal et moyen le long du coude etc. ; des corrélations donnant le taux de vide moyen dans chaque section et dans le coude ont été proposées, ainsi que des relations de type Lockhart-Martinelli modifiées, basées sur les données expérimentales, pour les chutes de pression dans le coude et dûe à la présence du coude. En écoulement descendant à poches, la différence entre le frottement maximal et minimal est très importante; nous avons observé qu'en écoulement à bulles, l'injection de gaz dans le coude peut réduire le frottement global. Des mesures complètes (taux de vide local, chute de pression, frottement local, régimes d'écoulement) dans des conditions étendues (coude place suivant 3 inclinaisons et 2 sens d'écoulement) nous permettent ainsi d'avoir des informations fines sur ce type d'écoulement et de mettre en évidence l'influence des différents paramètres géométriques et dynamiques

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Fréchou, Didier. "Étude de l'écoulement vertical ascendant à trois fluides en conduite vertical." Toulouse, INPT, 1986. http://www.theses.fr/1986INPT076H.

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Abstract:

Etude experimentale sur des ecoulements eau-air, huile-air et eau-huile-air. Formulation des equations des ecoulements intermittents gaz-liquide. Resolution numerique des equations de navier-stokes sur une poche de gaz a profil impose

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Magnifotcham, François. "Ecoulements diphasiques gaz-liquide. Dynamique et thermique des réacteurs ouverts en régime stationnaire ou transitoire." Perpignan, 1994. http://www.theses.fr/1994PERP0174.

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Abstract:

La presente etude traite des ecoulements de convection et des transferts thermiques dans les fours verriers equipes de bouillonneurs. Nous avons realise une etude experimentale sur des maquettes et developpe des modeles pour decrire les ecoulements de convection generes par la remontee de trains de bulles dans un fluide visqueux et les phenomenes de retrait de la mousse sous l'action des contraintes visqueuses a la surface du bain. Les essais sur maquette ont necessite une etude prealable des conditions de similitude. Nous analysons ensuite par imagerie la formation et l'ascension des bulles dans un fluide visqueux et nous proposons des modeles pour estimer la vitesse de remontee des bulles en interaction hydrodynamique, la force de bouillonnage et le retrait de la mousse superficielle. Des experiences de visualisation des ecoulements par tomographie laser permettent de determiner le champ de vitesses de la phase liquide dans une maquette et de valider un modele numerique tridimensionnel. Dans une seconde partie, nous presentons des mesures de vitesses et de temperatures dans une maquette representative d'un four verrier en relation avec les previsions du modele numerique et nous montrons le role determinant des bouillonneurs dans la dynamique et la thermique des fours verriers. Nous examinons enfin les phenomenes transitoires associes a une modification du debit en air des bouillonneurs ou de la puissance de chauffe du bain

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Duret, Benjamin. "Simulation numérique directe des écoulements liquide-gaz avec évaporation : application à l'atomisation." Phd thesis, INSA de Rouen, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00971810.

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Abstract:

Le but de cette thèse est d'étudier numériquement les écoulements diphasiques liquide-gaz à l'aide d'une méthode de suivi d'interface précise. Tout d'abord, nous mettons en place une configuration turbulence homogène isotrope diphasique. Cette configuration est utilisée pour étudier la turbulence liquide-gaz ainsi que le modèle ELSA. A l'aide de la simulation présentée il a été possible de déterminer les constantes de modélisation et de valider les termes sources utilisés dans la zone dense du spray. Ensuite, le phénomène d'évaporation est étudié en utilisant dans un premier temps un scalaire passif puis en utilisant un formalisme DNS d'évaporation. Les équations d'énergie et des espèces ont été ajoutées dans le code ARCHER. La validation de la DNS d'évaporation a été réalisée en comparant nos résultats aux solutions théoriques, tel que la loi du D2. Les limitations et les apports de cette approche sont finalement discutés et des perspectives d'améliorations sont proposées.

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Porcheron, Emmanuel. "Atomisation d'un jet liquide par un jet de gaz inerte appliquée à la propulsion cryotechnique." Poitiers, 1998. http://www.theses.fr/1998POIT2300.

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Abstract:

Cette etude participe a l'identification des processus mis en jeu lors de l'atomisation d'un jet liquide (eau et oxygene liquide) par un jet de gaz coaxial (air, helium, azote et argon), simulant la configuration d'injection rencontree sur un moteur cryotechnique tel que le vulcain de la fusee ariane v. La visualisation du jet par plan laser pulse ou par camera rapide, permet de donner une description des mecanismes conduisants a la rupture du jet liquide. La sonde a fibre optique, qui donne acces au taux de presence du liquide dans la zone dense du jet diphasique, permet de delimiter : - le cone potentiel liquide, dont la longueur est essentiellement controlee par le rapport des densites de flux de quantite de mouvement du gaz et du liquide, ceci en accord avec le modele propose. - le dard liquide, ou longueur de rupture du jet, integre dans son expression, le nombre de weber du liquide comme facteur supplementaire. Par ailleurs, le couplage de la formation des gouttes de la pulverisation avec sa croissance spatiale, est mis en evidence a partir de mesures effectuees par anemometrie par phase doppler. L'influence du rapport des sections de passage du gaz et du liquide de l'injecteur ainsi que celle de son confinement, ont ete mises en evidence sur l'atomisation du jet liquide. Pour la geometrie particuliere d'un injecteur a grande couronne de gaz, l'atomisation primaire est intensifiee pour les faibles vitesses de gaz, alors que pour les fortes vitesses de gaz, le liquide pulverise ainsi que le brouillard forme, reste concentre dans la region centrale du jet. Le confinement ne modifie pas la dynamique de rupture du jet liquide mais il entretient une recirculation de gouttelettes dans le champ proche de l'injecteur et reduit globalement, l'efficacite de l'atomisation secondaire ce qui se traduit par une augmentation de la granulometrie moyenne de la pulverisation. La caracterisation de l'atomisation d'un jet d'oxygene liquide, conduite sur le banc d'injection mascotte de l'onera, a permis de mettre en evidence et d'interpreter le role amplificateur de la masse volumique du gaz sur la rupture du jet. Une correlation de la longueur du dard liquide prenant en compte les proprietes physico-chimiques ainsi que les masses volumiques des differents fluides utilises, (eau et oxygene liquide) (helium, azote, air et argon), a ete proposee.

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Grall, Véronique. "Étude expérimentale d'écoulements diphasiques liquide-gaz en mini-canaux et en milieu poreux modèle." Toulouse, INPT, 2001. http://www.theses.fr/2001INPT033H.

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Abstract:

Nous nous intéressons dans le cadre de ce travail à des écoulements diphasiques gaz-liquide co-courants ascendants en milieu poreux grossier (taille des pores supérieure au millimètre). Les situations considérées se distinguent des situations classiques par des effets capillaires qui ne sont plus dominants à l'échelle du volume élémentaire représentatif, par des effets d'inertie pouvant être importants et par une instationnarité marquée de l'interface liquide-gaz. Les écoulements sont étudiés expérimentalement dans deux structures modèles : des mini-canaux à section rectangulaire sans et avec constrictions, et un réseau bidimensionnel de cylindres spatialement périodique. Un premier volet est consacré aux écoulements fortement inertiels. Les différents régimes observés sont caractérisés, les pertes de charges et les saturations sont mesurées en fonction des vitesses superficielles de chaque phase. Ces données sont ensuite utilisées pour évaluer différents modèles proposés dans la littérature et basés sur des extensions empiriques de la loi de Darcy-Forchheimer. Cette évaluation met en évidence les limitations de ces modèles. Ceci conduit à proposer, pour le cas des mini-canaux, une nouvelle modélisation, plus physique, s'inspirant des méthodes développées pour les écoulements diphasiques en conduite. Cette approche fait cependant appel à un paramètre d'ajustement qui semble dépendre du caractère plus ou moins marqué des instationnarités interfaciales. La complexité générale des écoulements étudiés dans ce premier volet nous incite à revenir à une situation plus simple dans une double perspective de compréhension fine et de simulation numérique directe. Cette situation fait l'objet du second volet de la thèse. Nous y étudions l'ascension de trains de bulles sous l'action de la gravité dans un liquide au repos saturant le milieu modèle constitué par le réseau de cylindres spatialement périodique. Les trajectoires, vitesses d'ascension, déformations de bulles et conditions d'appariement sont étudiées expérimentalement pour la gamme des débits d'injection modérés. Aux plus forts débits, des situations complexes caractérisées par des appariements multiples, des coalescences et des ruptures d'amas conduisant à la formation d'un cône de dispersion sont observées.

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Oriol, Jean. "Caractérisation d'écoulements gaz-liquide avec et sans changement de phase par détection optique et traçage en vue du diagnostic d'échangeurs de chaleur." Lyon 1, 2006. http://www.theses.fr/2006LYO10247.

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Abstract:

L'objectif de cette étude est d'établir une méthode de diagnostic par traçage des écoulements diphasiques, dans le prolongement des travaux d'Albaric (2002). Ceux-ci sont générés dans un tube cylindrique afin de limiter la problématique liée aux structures d'écoulements. Pour ce faire, nous avons mis au point un système de détection optique du traceur au niveau de la phase liquide. Ce capteur est sensible aux interfaces gaz-liquide ainsi qu'au traceur injecté. Cela nous a permis la caractérisation des écoulements diphasiques et le calcul du taux de vide par analyse de l'information associée aux interfaces. Le suivi du traçage de la phase liquide et le radio-traçage (81mKr) de la phase gazeuse ont également permis le calcul du taux de vide et des vitesses réelles des phases. De plus, nous avons mis en évidence la variation de la dispersion axiale en fonction des structures d'écoulements, pour un tube placé horizontalement ou verticalement. Les essais avec évaporation ont permis la validation de la méthode concernant le traçage de la phase liquide
This works presents a diagnostic method based on tracing technique for two-phase flow analysis in the continuation of Albaric's study (2002). Flows are produced in a cylindrical tube for limiting the problematic to the two-phase flows structures. Test section can be placed horizontally or vertically. In this, we designed an original optical sensor for liquid coloured tracer detection. This one is also sensitive to gas-liquid interfaces. This last point permitted to define flow structure and to estimate void fraction by signal analysis. Liquid phase tracing and gas tracing by using 81mKr as radiotracer, also allow calculating void fraction as well as real velocities of phases. In addition, we showed that axial dispersion varies according to flow structures. Tests with evaporation validate our liquid phase tracing method

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Colli, Serrano Maria Teresa, and Gabriel Wild. "Hydrodynamique et transfert de chaleur dans un réacteur à lit fixe gaz-liquide-solide." Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 1993. http://www.theses.fr/1993INPL098N.

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Abstract:

L'étude de l'hydrodynamique et du transfert de chaleur à la paroi des réacteurs catalytiques à lit fixe en écoulement arrosé à co-courant descendant (RCLFA) ou noyé a co-courant ascendant (RCLNA) de gaz et de liquide est présentée ici. Les mesures expérimentales ont été obtenues sur une colonne de 3,3 m de haut et 100 mm de diamètre garnie de billes de verre de diamètre de 2 à 6 mm, chauffée à la paroi. Le gaz utilisé est de l'azote: on utilise plusieurs liquides afin d'étudier l'influence de leurs propriétés physiques: eau, solutions d'éthylène glycol à 40 et 60% en masse, solution de pentanol à 1,5%. Les profils radiaux de températures sont mesurés dans le lit, et les paramètres de transfert thermique-conductivité thermique radiale équivalente du lit et coefficient de transfert de chaleur à la paroi, sont obtenus par minimisation de l'écart entre les profils mesurés et les profils calculés par un modèle pseudo-homogène à écoulement piston. En écoulement gaz-liquide, l'hydrodynamique a une grande influence sur le transfert, on a donc aussi étudié les régimes d'écoulement, la perte de charge et la rétention liquide. On étudie l'influence des conditions expérimentales (débits de fluides, taille de particules, régimes d'écoulement, propriétés du liquide) sur les paramètres hydrodynamiques et de transfert de chaleur, obtenus expérimentalement en écoulement monophasique de liquide et en écoulement diphasique de gaz et de liquide. Les résultats sont comparés aux résultats de la littérature. Des corrélations originales sont proposées. Une étude comparative entre les RCLNA et RCFA est aussi présentée

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Mareuge, Isabelle. "Dispersion d'un scalaire passif dans un écoulement à bulles." Lyon 1, 1998. http://www.theses.fr/1998LYO10265.

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Abstract:

Ce travail de these est consacre a l'etude du melange induit au sein du liquide dans les ecoulements a bulles. Le melange macroscopique du a la phase dispersee resulte d'une part des transferts convectifs a l'echelle de la bulle induits par son mouvement relatif vis a vis du liquide, et d'autre part des mouvements a grande echelle apparaissant, comme en convection naturelle, du fait des variations de densite moyenne du milieu. Le melange associe aux cellules de recirculation macroscopiques, dans les reacteurs chimiques a bulles a ete largement etudie. En revanche, les processus a l'echelle de la bulle ou d'un nuage de bulles restent mal connus. Nous nous interessons a ces derniers par une approche theorique et une etude experimentale. Nous considerons le cas d'une distribution uniforme de bulles monodisperses extremement diluees montant dans un liquide initialement au repos. Nous utilisons une approche theorique lagrangienne pour decrire la dispersion d'une particule fluide induite par un ecoulement a potentiel autour d'obstacles. Pour les temps tres longs, nous obtenons une loi de diffusion normale dans le sens longitudinal de l'ecoulement. Par ailleurs, nous avons concu une experience permettant de suivre dans son mouvement un marqueur discret constitue de spheres solides fluorescentes de densite 1. La lif (laser induced fluorescence) est associee a la ptv (particle tracking velocimetry), ce qui permet de distinguer les particules fluorescentes entre les interfaces gaz-liquide, et de reconstituer leur trajectoire. Une etude statistique sur les deplacements des particules montre qu'il existe des echelles de temps, caracteristiques des processus de dispersion, tres differentes et devoile un comportement diffusif anormal. On observe egalement que la dispersion du marqueur depend de sa taille.

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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.

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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 liquide
We 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

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Olmos, Eric. "Étude expérimentale et numérique des écoulements gaz-liquide en colonne à bulles." Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 2002. http://www.theses.fr/2002INPL045N.

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Afin d’améliorer la compréhension locale et globale des colonnes à bulles, on se propose d’étudier expérimentalement et numériquement l’écoulement gaz-liquides de ces réacteurs. Un accent particulier est mis sur la compréhension des mécanismes liés aux transitions de régime. Pour parvenir à cet objectif, l’écoulement dans une colonne à bulles bi-dimensionnelle est étudiée par vélocimétrie laser Doppler. L’application de techniques de traitement de signal avancées nous permet de dresser un classement des techniques les plus aptes à décrire chacun des régimes et leur transition. L’étude numérique consiste en l’application de la mécanique des fluides numériques à l’écoulement gaz-liquide. Celle-ci a été envisagée selon trois échelles. Les petites échelles (une ou deux bulles) sont simulées par une approche « Volume Of Fluid ». Nos résultats montrent qu’un accord satisfaisant est obtenu entre les données expérimentales et calculées de vitesse, de taille et de conformation de bulles. Les échelles intermédiaires (le panache de bulles) sont modélisées par une approche de type Euler-Lagrange couplée à un modèle de dispersion stochastique de bulles. Nos simulations montrent alors la forte influence du modèle de turbulence sur les structures instationnaires de l’écoulement. Les grandes échelles sont modélisées par une approche de type Euler-Euler combinée à un bilan de population. Nous montrons alors que les transitions de régime ne peuvent être représentées qu’en tenant compte des distributions de tailles de bulles et des termes d’interaction appliqués à chaque phase gaz Eulérienne. Nous envisageons enfin l’utilisation d’une approche dite proxémique, basée sur des concepts sociologiques inter-individus pour la prédiction de la fin du régime homogène.

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Sergiani, Bruno. "Étude expérimentale des écoulements diphasiques en fractures verticales : ségrégation de phases et perméabilités relatives." Toulouse, INPT, 1998. http://www.theses.fr/1998INPT018H.

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Abstract:

Le travail présenté dans ce mémoire porte sur l'étude expérimentale et théorique des lois de frottement analysées en terme de perméabilités relatives pour des écoulements diphasiques eau-air horizontaux en fissure verticale où les fluides, répartis de manière finement dispersée en entrée sont susceptibles ensuite de se séparer par ségrégation gravitaire. La partie expérimentale présente le dispositif mis en œuvre à l'issue de l'étude de faisabilité d'une technique de mesures acoustiques du taux de vide local en fracture, et comprend la description des moyens et méthodes de mesure, puis les tests de qualification réalisés sur deux modèles de fissures rectangulaires lisses planes d'ouverture de 400 microns obtenues par assemblage de plaques de matériaux différents, l'une en verre et l'autre en brique. Les expérimentations sont menées pour les deux modèles, fixés d'abord horizontalement, puis montés verticalement. En fissure horizontale, les écoulements restent finement dispersés et le caractère polynomial de la loi d'évolution de la perméabilité relative gaz a été vérifié jusqu'à des petites saturations liquides. En fissure verticale, l'effet de la gravité est important et se traduit par l'existence d'une zone de ségrégation de longueurs variables avec les débits, caractérisée par des écoulements finement mélangés bidirectionnels, à l'issue de laquelle, les phases sont structurées de manière stratifiée ou selon une configuration de type poche. Dans le premier cas, les perméabilités relatives évoluent sous l'effet de la ségrégation gravitaire vers les lois linéaires. La partie théorique modélise la transition de ces paramètres connaissant les lois d'écoulements dispersés et la forme des interfaces de séparation, puis se propose la détermination de la longueur de ségrégation par la détermination d'un des deux profils de séparation obtenu par l'étude de la dynamique d'un amas dispersé colinéaire à ce profil.

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Tanguy, Sébastien. "Développement d'une méthode de suivi d'interface. Applications aux écoulements diphasiques." Rouen, 2004. https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00007613.

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Abstract:

L'étude des mécanismes de formation d'un spray à partir d'un écoulement liquide-gaz est un sujet de recherche fondamental, et dont les applications industrielles sont nombreuses, notamment dans le domaine de la combustion et de la propulsion. La simulation numérique de tels écoulements apparaît comme un complément indispensable aux expériences et aux théories pour aboutir à une compréhension et à une prédiction fine de tels phénomènes physiques. Durant cette étude, nous avons développé une technique numérique de suivi d'interface couplée à un solveur des équations de Navier-Stokes afin d'étudier précisément la dynamique de l'interface qui sépare la phase liquide de la phase gazeuse. Nous décrivons en détail la méthode Level Set qui a été utilisée durant cette étude pour suivre le mouvement de l'interface, ainsi que les techniques numériques utilisées pour la résolution des équations de Navier-Stokes. Notamment différents schémas numériques sont testés pour que la précision du code de calcul développé soit optimal. Le couplage entre les équations du mouvement et le suivi d'interface peut être effectué par différentes techniques. L'utilisation de la Ghost Fluid Méthod pour réaliser ce couplage permet de préserver numériquement le caractère discontinu de l'interface liquide-gaz tout en proposant une discrétisation des équations précises et robustes. Les codes développés (2D, 3D parallélisation MPI) sont ensuite utilisés pour étudier des collisions de gouttes. Les comparaisons entre les résultats expérimentaux et les simulations numériques sont très probantes et mettent en valeur la prédictibilité des calculs effectués. D'autres configurations plus complexes sont étudiées dans le cadre d'une étude de faisabilité. L'étude de l'atomisation primaire d'un jet liquide continu en un spray de gouttelettes semble notamment être un domaine d'investigation particulièrement prometteur pour ce type de simulations. Enfin l'étude d'interfaces dites "réactives" comme la vaporisation d'un liquide et la propagation de flammes prémélangées a également été abordé en utilisant la Ghost Fluid Method pour imposer les conditions de saut spécifiques à ce type de phénomènes
Spray formation mechanisms study from a liquid-gas flow is a fundamental research subject, which industrial applications are large, especially in combustion and propulsion field. Numerical simulation of such flows appear as an essential complement to experimental and theoretical studies, for comprehension and accurate prediction of such physical processes. In this study we developed a numerical interface tracking technique with a Navier-Stokes solver to study accurately the liquid-gas interface dynamics. We describe Level Set method which has been used to track interface motion, and numerical methods for solving Navier-Stokes equations. Different numerical schemes have been tested to improve the computation accuracy. Ghost Fluid Method enables a robust and accurate treatment of discontinuities across the liquid-gas interface. The codes developed (2D, 3D, parallelisation MPI) are then used to study droplets collisions. Comparisons with experimental results show that simulations are realistic and predictive. Next, feasibility studies are done on more complex configurations. Droplets spray formation from primary atomisation of a liquid jet seems to be especially a promising investigation field for such simulations. Finally, reactive interfaces propagation, as liquid vaporisation and premixed combustion have also been studied using Ghost Fluid Method to impose specific jump conditions

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Yue, Jun. "Hydrodynamiques et caractéristiques du transfert de matière dans les contacteurs gaz-liquide à microcanaux." Chambéry, 2008. http://www.theses.fr/2008CHAMS035.

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Abstract:

Les contacteurs gaz-liquide à microcanaux ont fortement attiré l'attention de la recherche dans ces dernières années étant donné leur potentiel dans de nombreuses opérations industrielles de transfert de matière ou de réactions gaz-liquide. Ce travail a donc pour objectif d'approfondir les connaissances concernant l'hydrodynamique et les caractéristiques du transfert de matière dans ce type de contacteur. Dans une première partie, le régime d'écoulement diphasique pour un mélange co2-eau a été examiné dans trois microcanaux de diamètres hydrauliques différents. Suivant les débits de gaz et de liquide envoyés dans le microcanal, cinq régimes d'écoulement ont été observés. Nous avons mis en évidence que l'écart entre les prévisions des corrélations existantes proposées pour décrire les transitions entre les différents types d'écoulement et nos résultats expérimentaux s'accroissent lorsque le diamètre hydraulique diminue. à partir de nos résultats expérimentaux, nous avons proposé une corrélation afin de décrire la transition entre l'écoulement de Taylor et celui à bouchons instables. La deuxième partie consiste à mesurer les pertes de charge pour les mélanges azote-eau et co2-eau. Nous avons montré que les pertes de charge établies sur les modèles classiques de type homogène ou à phases séparées n'arrivent pas à décrire correctement les résultats expérimentaux. De nouvelles corrélations ont été développées pour améliorer l'applicabilité de ces modèles. Dans une troisième étape, l'influence des conditions opératoires sur le transfert de matière gaz-liquide dans un microcanal rectangulaire de diamètre hydraulique de 667 micromètre a été déterminée par des méthodes d'absorption physique et chimique. Nous montrons que le coefficient global de transfert de matière côté liquide et l'aire interfaciale obtenus dans ce contacteur sont au moins de 1 a 2 ordres de grandeur supérieurs à ceux obtenus avec des contacteurs gaz-liquide traditionnels. La quatrième partie porte sur l'hydrodynamique et le transfert de matière en écoulement de Taylor pour un mélange air -eau dans deux microcanaux carrés de diamètres hydrauliques de 400 et 200 micromètres. Nous avons observé que la longueur des bouchons liquides est courte (moins de 1,5 fois le diamètre hydraulique). De ce fait, les modèles existantes établis dans des tubes capillaires avec un diamètre à l'ordre du millimètre ne peuvent pas prédire raisonnablement les résultats expérimentaux. De nouvelles corrélations ont donc été proposées pour évaluer la perte de charge et le coefficient global de transfert de matière côté liquide en écoulement de Taylor dans ces microcanaux. Enfin, nous avons fait des essais d'absorption du co2 dans l'eau avec un contacteur comprenant deux distributeurs constructaux intégrés avec 16 microcanaux de diamètre hydraulique de 667 micromètre montés en parallèle. Les mesures montrent une distribution diphasique presque uniforme dans ces microcanaux quand le régime d'écoulement est celui correspondant à des bouchons annulaires. Par conséquent, une efficacité du transfert de matière identique à celle observée sur un seul microcanal peut être maintenue, ce qui permet d'envisager une extrapolation relativement aisée des mesures effectuées à un système de plus grande taille
Gas-liquid microchannel contactors have drawn much research interest in recent years in view of their potential in many mass transfer operations and gas-liquid reactions. The present work aims at an investigation of hydrodynamics and mass transfer characteristics in this type of contactor in great depth. In the first part, co2-water two-phase flow pattern has been investigated in three microchannels with different hydraulic diameters. Five flow patterns have been observed in these microchannels depending on the flow rates of gas and liquid. The fitting performance of the existing correlations for describing flow pattern transition in microchannels was evidenced to deteriorate as the hydraulic diameter of the microchannel decreased. Based on the experimental data, a correlation has been proposed to predict the transition boundary between Taylor flow and unstable slug flow. The second part deals with pressure drop of both n2-water and co2-water two-phase flows in microchannels. It has been shown that pressure drop correlations based on the traditional homogeneous flow model and separated flow model fail to describe the experimental data. Some new correlations have been developed in order to improve the applicability of such models. In the third part, the influence of the operational conditions on gas-liquid mass transfer has been determined in a rectangular microchannel with hydraulic diameter of 667 micrometer by physical and chemical absorption methods. It has been shown that liquid side volumetric mass transfer coefficient and interfacial area in this microchannel contactor are at least one or two orders of magnitude higher than those achieved in traditional gas-liquid contactors. The fourth part is concerned with air-water Taylor flow and mass transfer in two square microchannels with hydraulic diameters of 400 and 200 micrometers. It was observed that lengths of liquid slugs in these microchannels were short (less than 1. 5 times hydraulic diameter). Consequently, the available models developed for capillaries with diameters on the order of millimeters cannot well represent the experimental results. Some new correlations have thus been developed in order to predict pressure drop as well as liquid side volumetric mass transfer coefficient during Taylor flow through the two microchannels. Finally, experiments on co2 absorption into water have been performed in a contactor in which two constructal distributors were integrated with 16 parallel microchannels having hydraulic diameters of 667 micrometer. The results indicated that a nearly uniform two-phase flow distribution could be realized under the ideal flow pattern of slug-annular flow as a result the same mass transfer efficiency as that achieved in a single microchannel can be maintained which offers a relatively easy method for the scale-up of microchannel contactors to even larger scale

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Viguier, Françoise. "Ecoulements diphasiques lors de la vidange d'un réservoir de gaz liquéfiés sous pression. Comparaison Eau - CFC11-CFC113." Paris, ENMP, 1992. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00844457.

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Abstract:

Pour les études de sécurité industrielle, il est nécessaire d'évaluer le débit diphasique lors de vidanges accidentelles de stockages de gaz liquéfiés sous pression. Or, seules de rares études existent avec d'autres produits que l'eau. Le présent travail s'intéresse donc à l'influence de la nature du fluide mais aussi de la géométrie de la conduite. Nous avons conçu un montage expérimental (réservoir de 27 litres admettant une pression de 0,4 MPa) afin de comparer l'eau, le CFC11 et le CFC113 dans une même installation. Différentes conduites (diamètres 8 et 16 mm et longueurs de 0,1 à 0,6 m) ont d'abord été utilisées avec l'eau afin de déterminer la meilleure géométrie pour cette comparaison. Les mesures réalisées dans le réservoir montrent qu'au cours de la vidange il existe des oscillations de la pression, qui sont plus importantes pour les CFC que pour l'eau. Malgré ces différences, les trois fluides testes restent très prés des conditions d'équilibre. Les débits mesures sont ensuite comparés aux estimations de différents modèles. Les hypothèses les plus simples (Modèle homogène à l'équilibre) conduisent à une bonne évaluation du débit. Il ressort de cette analyse qu'il est nécessaire de considérer des frottements pour une bonne description des mesures faites le long de la conduite. Cependant, il existe des écarts résiduels entre les prévisions de ces modèles et les résultats expérimentaux: les débits mesures et ceux estimes ne sont pas égaux mais, de plus, le rapport de ces deux débits est différent selon le fluide utilisé. Pour expliquer ces écarts, il nous apparait nécessaire de prendre en compte simultanément des vitesses différentes (Echanges de quantité de mouvement entre les phases) d'une part et des écarts à l'équilibre d'autre part.

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Morel, Christophe. "Modélisation multidimensionnelle des écoulements diphasiques gaz - liquide : application à la simulation des écoulements à bulles ascendants en conduite verticale." Châtenay-Malabry, Ecole centrale de Paris, 1997. http://www.theses.fr/1997ECAP0543.

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Abstract:

Cette étude comporte en premier lieu une réflexion générale sur la modélisation multidimensionnelle des écoulements diphasiques gaz - liquide. Une nouvelle notion de carte de configuration locale de l'écoulement est proposée. L’effort de modélisation est porté plus particulièrement sur les écoulements dispersés à bulles. La fermeture des termes de diffusion turbulente et de transferts interfaciaux est explicitée dans le cadre d'un modèle à deux fluides. Le modèle K- a été retenu pour la turbulence de la phase liquide. Les équations originales de ce modèle étant particulièrement complexes, une analyse des ordres de grandeurs a été effectuée afin de ne retenir que les termes les plus importants. Par ailleurs, les transferts interfaciaux sont proportionnels à l'aire interfaciale volumique qui est inconnue. Une équation de transport pour cette quantité a été établie à l'aide de deux méthodes différentes. La première méthode, originale, est indépendante du régime d'écoulement considéré. La seconde méthode, basée sur un formalisme statistique, est restreinte à l'étude d'écoulements dispersés. Des relations de fermeture sont également proposées pour les termes dus à la coalescence des bulles et à la compressibilité et la dilatabilité du gaz qui apparaissent dans l'équation d'aire interfaciale volumique. Les différents modèles proposes ont été implantés dans le module tridimensionnel du code CATHARE. De nombreux tests de sensibilité aux constantes intervenants dans ces modèles ont été effectués. Les résultats des simulations ont été comparés aux résultats expérimentaux disponibles dans la littérature et discutés.

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Indarto, Indarto. "Transition contre-courant co-courant d'un écoulement de gaz et d'un film liquide en conduite verticale." Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 1991. http://www.theses.fr/1991INPL046N.

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Abstract:

Ce travail porte sur la mise en évidence expérimentale, des mécanismes responsables de la perte de la stabilité d'un film ruisselant et soumis à l'action d'un écoulement gazeux à contre-courant (phénomène de flooding). Les mesures sont effectuées pour le couple de fluides eau-azote, dans une conduite de 0,0406 m de diamètre. Le film est injecté et ré aspiré au travers de deux sections poreuses séparées par une distance pouvant varier de 0,5 à 2,5 m. La transition a été observée en analysant les propriétés statistiques des mesures instantanées du frottement pariétal (méthode électrochimique) et de l'épaisseur de film liquide (méthode conductiéetrique). La modification brutale des propriétés du film lors de la transition est d'autant plus sensible que l'observation est proche du point d'injection. Cependant, cette transition semble toujours déclenchée par le passage d'une onde solitaire se propageant de bas en haut. Un effet de la longueur du film sur le point de flooding a été observé

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Boucker, Marc. "Modélisation numérique multidimensionnelle d'écoulements diphasiques liquide-gaz en régimes transitoire et permanent : méthodes et applications." Cachan, Ecole normale supérieure, 1998. http://www.theses.fr/1998DENS0032.

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Abstract:

Ce travail est consacré au développement d'une méthode de résolution numérique d'un modèle simplifie d'écoulements diphasiques liquide-gaz, a sa mise en œuvre dans une maquette logicielle et a sa validation sur des configurations d'écoulements stationnaires et instationnaires. Le modèle d'écoulement diphasique considéré est une restriction du modèle général à deux fluides comprenant deux équations de bilan de masse et deux équations de bilan de quantité de mouvement. Ce système ne peut se mettre sous forme conservative et sa partie convective n'est pas hyperbolique. Une méthode volumes finis fondée sur le schéma volumes finis a flux caractéristiques est appliquée a ce système et adaptée au cas tridimensionnel sur des maillages non structures formes de tétraèdres. Une discrétisation originale du terme non conservatif dans le cas multidimensionnel est proposée. Une formulation implicite non linéaire du schéma numérique permet d'atteindre de grandes valeurs du nombre de cfl (supérieur a 100). Par ailleurs, les contraintes visqueuses sont prises en compte dans un algorithme à pas fractionnaire au moyen d'une discrétisation par éléments finis. Le passage de la discrétisation volumes finis a la discrétisation éléments finis est réalisé a l'aide des techniques de projections appelées passerelles volumes finis - éléments finis. Les calculs sur des cas test de validation ont permis d'obtenir les principaux résultats suivants : démonstration de la faisabilité de calculs sur un modèle diphasique a deux fluides non hyperbolique, en 3d sur des maillages non structures ; la gamme des taux de vide est accessible numériquement sur presque toute son étude ; l'efficacité du traitement implicite en temps pour atteindre des états stationnaires est démontrée.

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Moulai-Mostefa, Nadji. "Hydrodynamique et physico-chimie des écoulements diphasiques dans les conduits capillaires." Compiègne, 1988. http://www.theses.fr/1988COMPD123.

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Abstract:

L'effet de surfactants sur l'écoulement de grosses gouttes d'huile ou bulles de gaz dans un écoulement capillaires est mesuré. Le dispositif expérimental consiste en un tube capillaire dans lequel des bulles sont injectées. L'épaisseur du film entourant les bulles est évaluée à partir des mesures conductimètriques. Le système peut fonctionner avec perte de charge imposée, dans ce cas, on mesure la vitesse des bulles, ou avec débit de fluide imposé, dans ce cas, on mesure la perte de charge. Dans le cas des bulles de gaz, les molécules tensio-actives s'adsorbent à l'interface et s'accumulent à l'arrière de la bulle en provoquant une rigidification partielle de l'interface. Un état stationnaire est atteint lorsque la vitesse d'alimentation de la partie rigide par adsorption et convection est égale à la vitesse de désorption de cette partie. Les valeurs de perte de charge additionnelles correspondantes augmentent avec la longueur des bulles pour atteindre un plateau. Ceci peut être expliqué par l'existence de deux interfaces, une partie rigide à l'arrière et une partie classique du type gaz/liquide à l'avant. Les surfactants à longues et courtes chaînes donnent le même comportement mais avec des cinétiques différentes. Le même phénomène est observé avec des systèmes liquide/liquide quand le rapport de viscosité entre la goutte et le fluide de suspension est modéré (inférieur à 8). Pour des valeurs importantes de ce rapport de viscosité, les phénomènes visqueux deviennent prédominants
The effect of surfactants on the hydrodynamics of large drops or bubbles flowing in capillary tubes filled with water is measured. The experimental apparatus consists of a capillary tube inside which drop is injected. The film thickness around the slug is evaluated from conductivity measurements. The set-up is designed so as to operate either with a constant pressure head, in which case the drop velocity is monitored or with a constant flow rate, in which case the pressure drop is monitored. In the case of an air bubble, surface active molecules adsorb at the interface and are swept away towards the rear of the bubble, where they accumulate and rigidify the interface. A steady state is reached where the rate of alimentation of the rigid part of the interface, by adsorption and convection, is balanced by the rate of desorption from this part of surface. The steady state value of the additional pressure drop increases with bubble length until a constant maximum value is reached for sufficiently long slugs. This indicates the coexistence of a rigid region and a free slip interface on the front part of the bubble. The long and short chain surfactants give qualitatively the same behaviour but with different kinetics. The same phenomena are found for liquid/liquid systems when the drop to suspending medium viscosity ratio is moderate (less than 8). For higher values of the viscosity ratio, the hydrodynamics are essentially governed by the viscous effects

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Gabillet, Céline. "Étude expérimentale d'un écoulement turbulent en canal horizontal avec injection pariétale de bulles." Toulouse, INPT, 1998. http://www.theses.fr/1998INPT036H.

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Abstract:

La prédiction des écoulements turbulents à bulles nécessite de connaître et de modéliser les conditions aux limites à la paroi, en particulier lorsque les bulles sont générées à la paroi. Dans cette optique, nous étudions par voie expérimentale l'injection de petites bulles d'air à la paroi inférieure d'un canal horizontal dans un écoulement d'eau turbulent isotherme, bidimensionnel et établi. La distribution des phases, les vitesses et diamètres de bulles sont caractérisés à l'aide d'une sonde à fibres optiques. Les composantes de la vitesse du liquide ainsi que le frottement turbulent sont mesures par anémométrie a film chaud. Le développement longitudinal de la couche de bulles, ainsi que les mécanismes de mise en vitesse des inclusions sont étudiés. Nous montrons la similitude des profils de taux de vide et le rôle joué par les interactions entre les bulles et avec la turbulence du liquide, sur les transferts de quantité de mouvement entre les phases. L'excès des fluctuations de vitesse de la phase liquide près de la paroi est analysé et attribué en grande partie au glissement des bulles. Nous montrons qu'aucune influence de la rugosité des bulles à la paroi n'est à prendre en compte. La loi logarithmique des vitesses est valable, mais l'universalité de la pente est remise en cause. Le frottement turbulent est calculé et comparé aux mesures. Parmi les mécanismes prépondérants qui contribuent à l'augmentation du frottement de paroi, nous mettons en évidence en plus du rôle de l'allégement du fluide par l'injection des bulles, l'influence du développement de l'écoulement moyen. Un complément d'analyse est réalisé sur des mesures de la littérature en écoulement bouillant ascendant de freon 113. La turbulence de la phase liquide se trouve fortement modifiée à la fois par la nucléation de bulles de vapeur à la paroi et par les forces de gravite qui provoquent un glissement important des bulles.

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Hecht, Nicolas. "Simulation aux grandes échelles des écoulements liquide-gaz : application à l'atomisation." Thesis, Rouen, INSA, 2016. http://www.theses.fr/2016ISAM0026/document.

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Abstract:

Cette thèse est dédiée à l'amélioration des modèles d'atomisation pour les injecteurs automobiles. Le but est de développer et d'évaluer des modèles numériques permettant de capturer le passage de structures liquides en cours d'atomisation depuis les grandes échelles vers les petites échelles de sous-maille dans des configurations complexes. Dans un premier temps, nous mettons en place une procédure de calcul permettant le passage d'une description Eulérienne d'un spray à une procédure Lagrangienne. Afin de ne pas perdre les plus petites structures liquides, celles-ci seront transformées en particules Lagrangienne. Une analyse sur différentes grandeurs physiques, telles que la masse, la quantité de mouvement ou l'énergie cinétique turbulente, lors de cette transformation a été réalisée. L'autre partie de ce travail est consacrée au développement d'un modèle de simulation aux grandes échelles des écoulements diphasiques. La simulation de l'atomisation requiert un traitement spécifique de l'interface. Deux cas limites sont traités dans la littérature : • L'interface peut bien être capturée par le maillage. A ces endroits, une méthode classique de type DNS (Direct Numerical Simulation), comme les méthodes VOF (Volume of Fluid), doit être utilisée. • Lors de la création de plissements inférieurs à la taille de la maille, le maillage ne permet plus de suivre fidèlement l'interface. Il faut alors que le calcul reproduise des résultats d'une méthode LES (Large Eddy Simulation) considérant des structures et des gouttes inférieures à la taille de la maille. Ainsi, la problématique principale consiste à déterminer la configuration dans laquelle se trouve l'interface. La mise en œuvre de ce modèle a permis d'obtenir des résultats dans une configuration proche de l'injection Diesel, qui sont alors comparés à une DNS de référence
This thesis is dedicated to improve atomization models for automobile injectors. The aim is to develop and evaluate numerical models to capture the liquid structure while they are being atomized from large scales to small sub grid scales in complex configurations. Initially, a calculation procedure is introduced for the transition to an Eulerian description of a spray into a Lagrangian description. In order not to lose the smallest fluid structures, they will be transformed into Lagrangian particles. During this process, an analysis is been performed with various physical parameters such as mass, momentum, or turbulent kinetic energy. The other part of this work is dedicated to the development of a LES (Large Eddy Simulation) for multiphase flow. The simulation of the spray requires a specific treatment of the interface. Two limiting cases are treated in the literature: • The interface may be captured by the mesh. At these locations, a conventional method of DNS (Direct Numerical Simulation) should be used, like the VOF method (Volume of Fluid). • When creating pleating smaller than the size of the mesh, the mesh can no longer match the interface. Then, the calculation must reproduce results from a LES method that take into account structures and drops smaller than the mesh size. Thus, the main problem is to define the configuration of the interface. The development of this model allows to obtain results in a configuration close to the Diesel injection's, which are then compared to a reference DNS

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Lavalle, Gianluca. "Modélisation d'un film liquide cisaillé par un écoulement de gaz par une approche intégrale." Thesis, Toulouse, ISAE, 2014. http://www.theses.fr/2014ESAE0051/document.

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Abstract:

Dans de nombreuses applications aérospatiales, on peut trouver des films liquides cisaillés, c'est-à-dire une fine couche liquide qui ruisselle sur une paroi entrainée par le gaz. Par exemple, une couche de liquide peut se développer sur la voilure des avions, givrer et dégrader les performances. Des vagues peuvent se développer à l'interface liquide-gaz, et l'analyse correcte de ces instabilités devient très importante pour modéliser ce phénomène physique. En effet, la présence d'instabilités modifie les échanges liquide-gaz, notamment les transferts de masse et chaleur. Le but de cette thèse est de développer une technique permettant de coupler la phase gazeuse afin de reproduire les interactions à l'interface. La couche de liquide étant beaucoup plus mince que celle du gaz, une approche intégrale sur l'épaisseur est utilisée pour la modélisation. Enfin, deux cas d'un écoulement diphasique se développant dans une conduite confinée et dans une conduite plus large sont étudiés. les résultats sont ensuite comparés à des autres méthodes de référence, plus coûteuses en temps de calcul
In many aerospace applications one can find liquid films sheared by a gas flow. In example, these liquid sheets can develop on aircraft wings, freeze and then destroy the aerodynamics performances. Waves can develop at the liquid-gas interface, and the correct analysis of such instabilities becomes very important to model this physical phenomenon. Indeed, instabilities mdify liquid-gas exchanges, such as mass and heat transfers. The aim of the present work consists in developing a technique to couple the liquid phase to the gas phase in order to reproduce the interactions at the interface. Since the liquid layer is much thinner then the gas, anintegral approach is used for modeling. Finally, two cases of a two-phase flow developing in a strictly confined channel and in a large channel are studied. Results are then compared to other reference methods which are more expensive in terms of computational cost

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Kuwahara, Takuya. "Caractérisation des régimes d'écoulement diphasique gaz-liquide par fluide magnétique : appareillage, mesures, traitement du signal et analyse de données." Châtenay-Malabry, Ecole centrale de Paris, 2008. http://www.theses.fr/2008ECAP1064.

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Abstract:

Les écoulements de fluides diphasiques gaz-liquide interviennent dans de nombreux domaines d'applications. En particulier, l'obtention des paramètres clés de ces écoulements pour l'analyse et la conception de systèmes de conversion d'énergie reste aujourd'hui un sujet actif de recherche. Le but de la présente thèse est de proposer de nouvelles techniques peu couteuses de mesure des paramètres clés tel que taux de vide, vitesse de bulle et régime d'écoulement. Les techniques utilisent un fluide magnétique. Pour un écoulement air-eau les mesures peuvent être obtenues en ajoutant une petite quantité de fluide magnétique dans l'eau. On propose un cadre théorique permettant la dérivation du taux de vide à partir des mesures de réponse en voltage. L'estimation de la vitesse de bulle est obtenue en appliquant une transformée en ondelette complexe au signal de réponse en voltage. L'identification du régime d'écoulement est réalisée par une technique d'analyse de données de type réseau de neurones artificiel utilisant des fonctions à base radiale. Les considérations théoriques de mesures présentées sont validées par comparaison avec des techniques usuelles (intrusives ou couteuses) de mesures des caractéristiques diphasiques. Le procédé innovant de mesure non intrusive présenté dans cette thèse est démontré produire de faibles erreurs relatives sur les caractéristiques recherchées. De plus, les techniques de traitement du signal et d'analyse de données utilisées permettent d'atteindre l'extraction des caractéristiques quasiment en temps réel. Enfin, les paramètres clés peuvent être mesurés simultanément à partir du même signal, ce qui rend très simple l'instrumentation de mesure.

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May, Laurence. "Ecoulements diphasiques lors de la vidange de gaz liquéfiés initialement sous saturés. Validation par l'eau et le CFC11." Phd thesis, Ecole Nationale Supérieure des Mines de Saint-Etienne, 1996. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00842921.

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Abstract:

Pour les études de sécurité industrielle, il est nécessaire d'évaluer le débit diphasique lors des vidanges accidentelles de stockages de gaz liquéfiés sous pression. Or, le flux massique dépend fortement des conditions initiales. Il est donc primordial de pouvoir le calculer dans le cas où il est le plus élevé, c'est à dire quand le fluide est initialement sous saturé. Nous avons conçu un montage expérimental comprenant un réservoir d'essai de 233 L, un réservoir de récupération de 4 m3 et entre les deux une conduite d'essai de 0,535 m de long. Les fluides que nous avons utilisés sont l'eau et le CFC11. Les mesures effectuées montrent une bonne maîtrise des conditions thermodynamiques à l'entrée de la conduite (P à 15 mbar et T à 0,15°C). La confrontation de nos essais avec ceux de la littérature nous a amené à effectuer des expériences supplémentaires avec un autre diamètre (8 mm au lieu de 4 mm) et un autre matériau (cuivre au lieu d'acier inoxydable). Les flux massiques mesurés sont alors comparés avec différents modèles. Il nous a fallu prendre en compte les frottements dans la région monophasique. Nous avons alors constaté que le modèle H.E.M. étendu estime parfaitement le flux massique (aussi bien pour l'eau que pour le CFC11), lorsque l'écart à la saturation initial réduit par les frottements est supérieur à 1,5 bar, c'est à dire à fort écart à la saturation. Afin de prédire correctement la zone de faible écart à la saturation, il faut utiliser des modèles hors équilibre comme D.E.M. (modèle de retard à l'équilibre) ou H.R.M. (modèle homogène de relaxation).

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Dubois, Xavier. "Études de l'hydrodynamique et du transfert de matière en film ruisselant : application aux colonnes de garnissage." Pau, 2004. http://www.theses.fr/2004PAUU3025.

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Abstract:

Dans le cadre industriel du traitement d'effluent gazeux, notamment H2S, l'optimisation des unités de type Clauspol passe par le remplacement du garnissage vrac en garnissage structuré. Ce dernier est d'emploi récent, et il est nécessaire d'acquérir une meilleure connaissance de l'hydrodynamique et du transfert de matière sur de telles structures, complexes du fait de leurs géométries. Le transfert de matière gaz-liquide est étudié pour des écoulements en films minces ruisselant sur des surfaces inclinées lisse et corruguée. Les conductances de transfert locales en phases gaz et liquide, kG et kL, ainsi que la surface d'échange effective, a, sont estimées à partir d'expériences d'absorption réactive de CO2 dans des solutions de soude. La dépendance des paramètres caractéristiques du transfert est explorée en fonction des propriétés géométriques des surfaces de ruissellement et des propriétés hydrodynamiques locales caractérisées par le débit et l'épaisseur des films liquides. L'épaisseur déterminée expérimentalement par méthode ultrason ou par analyse de distribution des temps de séjour est faible, inférieure à 1. 10-3m en film lisse pour une inclinaison de 30ʿ. Sur plan corrugué, tout en travaillant pour des angles plus fort, 70ʿ, l'épaisseur du film est plus forte, induisant une diminution de la vitesse d'écoulement du liquide. Ainsi, l'augmentation globale du produit kLa observée en passant d'un écoulement sur plan lisse à corrugué, est essentiellement liée aux effets des corrugations sur la surface d'échange. En revanche, la conductance de transfert kL est peu perturbée dans la gamme des nombres de Reynolds étudiée. Elle est aussi peu sensible à la géométrie du film
Within the industrial framework of the gas waste processing, in particular H2S, the optimization of the Clauspol type units requires the substitution of random packing by structured packing. Structured packing are of recent use, and it is necessary to acquire a better knowledge of the hydrodynamics and mass transfer on such structures, which are complex because of their geometries. Gas-liquid mass transfer is studied for thin films trickling down a tilted plane surface or corrugated one. Local gas side and liquid side mass transfer coefficient, kG and kL, as well as the specific interfacial area, a, are estimated by means of experiments of reactive absorption of CO2 in a sodium hydroxide solution. The dependence of these mass transfer characteristic parameters is explored versus the geometrical properties of the streaming surfaces and the local hydrodynamic properties characterized by the flow rate and liquid film thickness. The mean film thickness is measured using an ultrasonic probe method and by the analysis of Residence Time Distribution. It is small, thinner than 1. 10-3m for a liquid film trickling over plane surface inclined at 30ʿ. On a corrugated surface, while working for angles stronger, up to 70ʿ, the thickness is larger inducing a reduction of the liquid flow velocity. Thus, the total increase in the kLa product observed while passing from a flow on a plane surface to a flow on a corrugated one, is primarily related to the effects of the corrugated geometry on the specific interfacial area. Moreover, the liquid side mass transfer coefficient kL is not very disturbed in the studied range of Reynolds numbers. It is also not very sensitive to the film geometry

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Ben, Rayana Fares. "Contribution à l'étude des instabilités interfaciales liquide-gaz en atomisation assistée et taille de gouttes." Grenoble INPG, 2007. http://www.theses.fr/2007INPG0048.

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Abstract:

Ces travaux s'inscrivent dans une problématique de compréhension des mécanismes et d'optimisation de la pulvérisation de carburant liquide par un jet gaz rapide. Les résultats expérimentaux obtenus ont permis de montrer que sur une large gamme de paramètre, l'instabilité axiale la plus amplifiée est du type Kelvin-Helmholtz avec raccord de vitesse dans le gaz avec une longueur d'onde pilotée par l'épaisseur de la couche de vorticité gaz. L'analyse et les mesures de la déstabilisation transverse des crêtes des vagues sous forme de ligaments ont montré qu'elle est du type Rayleigh-Taylor, avec une longueur d'onde qui dépend de paramètres physique des fluides, de l'épaisseur de la couche de vorticité et du nombre de Weber. Le brouillard de gouttes, issues de la brisure des ligaments, a été caractérisé par des mesures de sonde optique à tête conique. Enfin des techniques sont proposées pour l'amélioration et le contrôle de l'atomisation assistée
The study of assisted atomisation interest many industrial sectors in particular, the engines manufacturing in aeronautics and in aerospace. Lndeed, the optimization of the liquid fuel pulverization by a fast gas jet is one of the key issues which determine the efficiency of these engines. Experimental results shown that, on a large broad range of parameter, the most amplified axial instability is Kelvin-Helmholtz type with a wavelength controlled by the thickness of the gas vorticity layer. The ligaments which develop at the peaks of the axial waves are stretched and broken into drops. The analysis and measurements on the transverse instability shows it is a Rayleigh-Taylor type. The transverse wavelength depends on the physical parameters of the fluids, the thickness of the gas vorticity layer and the number of Weber. The fog of drops has been characterized using an optical probe with conical head. Finally some techniques are proposed for the improvement of assisted atomization

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Naciri, Ahmed. "Contribution à l'étude des forces exercées par un liquide sur une bulle de gaz : portance, masse ajoutée et interactions hydrodynamiques." Ecully, Ecole centrale de Lyon, 1992. http://bibli.ec-lyon.fr/exl-doc/TH_T1574_anaciri.pdf.

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Abstract:

La modélisation des écoulements diphasiques à bulles se heurte à un certain nombre de difficultés liées essentiellement à la méconnaissance des mécanismes physiques à l'échelle de la bulle, en particulier la force exercée par un liquide en mouvement non uniforme sur la bulle et les effets d'interaction hydrodynamique entre bulles. De ce fait, nous nous sommes intéressés dans ce travail à trois mécanismes de base : -La quantification de la force de portance, soit expérimentalement dans le cas d'une bulle placée dans un écoulement en rotation ; ceci nous a permis d'évaluer le coefficient de portance et de montrer que sa valeur est comprise entre celle obtenue pour un fluide parfait et celle déduite des simulations numériques pour une sphère solide ; soit théoriquement pour un corps axisymétrique place dans un écoulement faiblement cisaillé de fluide parfait ou on a montre l'égalité entre le coefficient de portance et celui de masse ajoutée. -La détermination expérimentale de la quantité de fluide déplacé par une bulle isolée et la comparaison de ce phénomène à celui de masse ajoutée. II s'est avéré dans cette étude que lorsque l'interface de la bulle demeure approximativement sphérique on a l'égalité entre ces deux quantités. -L'évaluation de la force mutuelle d'interaction entre deux bulles de même diamètre montant dans un liquide au repos. Les résultats sont comparés à la théorie de fluide parfait où on montre que celle-ci décrit correctement l'interaction lorsque la répartition du champ de pression constitue l'effet dominant. Ceci tombe en défaut lorsque les effets du sillage sont ressentis par l'une des deux bulles. L'utilisation du résultat concernant la force de portance dans un code de calcul développé au Laboratoire montre que la démarche suivie dans le cadre de ce travail peut aider à l'amélioration des lois de fermeture utilisées dans les modélisations des écoulements a bulles.

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Marcandelli, Céline. "Hydrodynamique, transfert de chaleur particule-fluide et distribution des phases dans les réacteurs à lit fixe à écoulement à co-courant descendant de gaz et de liquide." Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 1999. http://www.theses.fr/1999INPL093N.

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Abstract:

Les normes de plus en plus sévères sur la teneur en soufre des produits pétroliers amènent à améliorer les performances des réacteurs d'hydrodésulfuration, tant par la recherche de catalyseurs plus efficaces que par un perfectionnement du procédé. Un problème majeur des réacteurs à lit fixe, utilisés pour conduire ces réactions, est la distribution du liquide et du gaz sur le solide. Dans ce contexte, une étude de l'hydrodynamique, du transfert de chaleur particule-fluide et surtout de la distribution du liquide au sein du réacteur a été entreprise. Ces expériences ont été réalisées dans des conditions proches du cas réel, notamment par l'utilisation d'extrudés polylobés. Néanmoins ces mesures ont aussi été menées avec un solide sphérique pour permettre une comparaison avec les résultats de la littérature. Une augmentation des vitesses superficielles de gaz ou de liquide provoque une augmentation des pertes de charge et du coefficient de transfert de chaleur et une amélioration de la distribution des phases. La saturation du liquide est une fonction croissante de la vitesse du liquide et décroissante de la vitesse du gaz. Une diminution de la taille du solide ou l'utilisation d'extrudés amène à une hausse des pertes de charge, de la saturation et du transfert de chaleur. Les extrudés favorisent la dispersion radiale du liquide. En milieu inhibiteur de coalescence, la formation de mousse cause une forte augmentation des pertes de charge, une diminution du transfert de chaleur et une forte ségrégation de l'écoulement des phases gaz et liquide. La qualité de distribution des phases en entrée de réacteur s'avère jouer un rôle primordial sur l'écoulement dans le lit. Cependant le contrôle de cette qualité ne suffit pas à s'affranchir des problèmes de distribution dans le lit.

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Benkenida, Adlène. "Développement et validation d'une méthode de simulation d'écoulements diphasiques sans reconstruction d'interfaces : application à la dynamique des bulles de Taylor." Toulouse, INPT, 1999. http://www.theses.fr/1999INPT016H.

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Abstract:

Ce travail est consacré au développement et à la mise en œuvre d'un outil de simulation directe d'écoulements diphasiques complexes où la topologie des interfaces évolue dans le temps. La stratégie de résolution emploie un maillage fixe sur lequel les interfaces évoluent librement. Les équations du modèle d'écoulement [. . . ] sont obtenues par filtrage spatial et sommation des équations de Navier-Stokes locales et instantanées de chaque phase. L'utilisation d'une approche eulérienne conduit à des difficultés d'estimation de différentes grandeurs diphasiques [. . . ]. Cet obstacle est levé en établissant et en validant une expression des contraintes valable quelle que soit la nature de l'approche eulérienne utilisée et l'orientation de l'interface par rapport au maillage. Pour simplifier les équations du modèle, on suppose l'absence de glissement local entre les deux phases, de changement de phase et de turbulence de petite échelle. La possibilité de relaxer certaines de ces hypothèses est discutée [. . . ]. Le transport des interfaces est assuré par une méthode de capture de front sans reconstruction d'interfaces en utilisant un schéma FCT. On montre [. . . ] que la version [. . . ] de l'algorithme de Zalesak (1979) donne les meilleurs résultats, bien qu'il subsiste une tendance à l'épaississement des zones interfaciales dans les régions de fort étirement. La validation du code est réalisée [. . . ]. Parmi les résultats de ces validations, ceux se rapportant au problème du rebond d'une bulle sur une paroi solide sont les plus originaux et apportent un éclairage nouveau sur ce phénomène, notamment en ce qui concerne l'évolution temporelle du champ hydrodynamique autour de la bulle. L'étude du mouvement d'une bulle de gaz isolée, dite bulle de Taylor, ou de l'interaction de deux bulles de Taylor montant dans un liquide en conduite verticale constitue le thème physique principal de ce travail. Plusieurs mécanismes physiques influençant la vitesse de montée et la dynamique du culot de ces bulles sont analysés (viscosité, tension interfaciale, vitesse superficielle du liquide et accélération de la bulle). Les comparaisons quantitatives avec des résultats théoriques et expérimentaux antérieurs sont très satisfaisantes et des résultats originaux sont obtenus sur plusieurs points.

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Zhang, Tong. "Hydrodynamique et étude des transferts de matière gaz-liquide avec réaction dans des microcanaux circulaires." Phd thesis, Université de Grenoble, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00804363.

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Abstract:

Cette thèse traite principalement des connaissances fondamentales en hydrodynamique et des caractéristiques des réactions gaz-liquide dans des microréacteurs capillaires. Dans une première partie, nous avons effectué des essais dans trois microcanaux circulaires en verre placés horizontalement. Les diamètres étudiés étaient de 302, 496 et 916 µm. Les arrivées de gaz et de liquide se font de manière symétrique et forme un angle de 120° entre elles. Une cartographie des écoulements diphasiques gaz-liquide a été systématiquement faite pour des vitesses du liquide comprises entre 0,1 et. 2 m/s et des vitesses du gaz comprises entre 0,01 et 50 m/s Ces essais mettent en évidence l'influence du diamètre des canaux, de la viscosité du liquide et de leur tension superficielle. Ces mesures ont été comparées avec les cartes décrivant les différents régimes d'écoulement (à bulles, en bouchons de Taylor, annulaires ou sous forme de mousse) et confrontés aux modèles de la littérature qui prédisent les transitions entre les différents régimes. Nous avons mis en évidence que ces derniers n'étaient pas totalement satisfaisant et en conséquence, un nouveau modèle de transition prenant en compte les effets de taille du canal, les propriétés physiques du liquide a été proposé. Les pertes de charge engendrées par ces écoulements gaz- ont été étudiées. Nous avons constaté que la chute de pression est très dépendante du régime d'écoulement. Cependant pour décrire l'évolution de la perte de charge il est commode de la scinder en trois régions: une où les forces de tension superficielle sont le paramètre prépondérant et qui correspond aux faibles vitesses superficielle du gaz, une zone de transition et une dans laquelle les forces d'inertie sont dominantes et qui correspond aux grandes vitesses superficielles du gaz. La prédiction de cette chute de pression dans la troisième zone a été faite à partir d'un modèle de Lockhart-Martinelli. Ce modèle qui prend en compte les flux de chaque phase dépend d'un paramètre semi empirique C. Nous avons proposé de le corréler avec les nombres de Reynolds correspondant à chacune des deux phases en présence. Cette méthode permet de bien rendre compte de nos mesures. Les caractéristiques hydrodynamiques en écoulement de Taylor ont été examinées. Il a été montré que la formation des bulles dans un écoulement de Taylor est dominée par un mécanisme d'étranglement en entrée du capillaire. La taille des bulles dépend fortement de la viscosité du liquide et la tension superficielle. La chute de pression dans cette zone, lorsque le nombre capillaire est relativement faible, peut assez être bien décrite par le modèle de Kreutzer modifiée par Walsh et al... En fin dans une dernière partie, nous avons réalisé une réaction chimique en écoulement de Taylor. L'oxydation du 2-hydrogéne-ethyltetrahydroanthraquinone (THEAQH2) pour former du peroxyde d'hydrogène a été expérimentalement étudiée dans un microcanal circulaire horizontal de 900 µm de diamètre et 30 cm de long. La présence d'une réaction chimique ne modifie que très peu les transitions entre les différents régimes d'écoulement ni l'évolution des pertes de charge. Les cinétiques de conversion du peroxyde d'hydrogène sont environ deux fois plus rapides celles obtenues dans les réacteurs gaz liquide utilisés habituellement. Mots-clés: microcanal, écoulement diphasiques, écoulement de Taylor, pertes de charge, réaction gaz-liquide.

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Haroun, Yacine. "Étude du transfert de masse réactif gaz-liquide le long de plans corrugués par simulation numérique avec suivi d'interface." Toulouse, INPT, 2008. http://ethesis.inp-toulouse.fr/archive/00000700/.

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Abstract:

Ce travail rentre dans le cadre du développement des procédés de traitement de gaz acides et de captage de CO2. L'objectif est d'étudier numériquement les phénomènes de transferts de masse réactif dans des configurations proches de celles rencontrées dans les contacteurs de type garnissage structuré. Les écoulements considérés sont du type « film ruisselant » le long d'une géométrie corruguée cisaillé par un flux gazeux chargé d'espèces acides. Les espèces acides de la phase gaz s'absorbent dans le film liquide où elles réagissent chimiquement. Des simulations numériques sont menées afin de comprendre l'impact des propriétés physiques et géométriques sur le transfert de masse réactif, pour des gammes proches des conditions industrielles
This work is done within the framework of gas treatment and CO2 capture process development. The main objective of the present work is to fill the gap between classical experiments and industrial conditions by the use of Computational Fluid Dynamics (CFD). The physical problem considered corresponds to the liquid film flow down a corrugate surface under gravity in present of a gas phase. The chemical species in the gas phase absorb in the liquid phase and react. Numerical calculations are carried out in order to determine the impact of physical and geometrical properties on reactive mass transfer in industrial operating conditions

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Bonometti, Thomas. "Développement d'une méthode de simulation d'écoulements à bulles et à gouttes." Toulouse, INPT, 2005. https://hal.science/tel-04582704.

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Abstract:

Le travail présenté concerne le développement d'un outil de simulation d'écoulements diphasiques dont les rapports de densité et de viscosité peuvent être grands, prenant en compte les effets capillaires, et où les interfaces évoluent librement sur un maillage fixe. Les applications visées concernent aussi bien les problèmes posés par le génie des procédés que par la propulsion ou les échanges océan-atmosphère. Le transport de ces interfaces est assuré par une méthode de capture de front sans reconstruction d'interface. On montre que cette méthode épaissit les zones interfaciales dans les régions de fort étirement et on propose une méthode de modification de la vitesse dans ces zones qui permet de s'affranchir du problème. L'outil numérique ainsi amélioré permet l'étude détaillée de plusieurs aspects de la dynamique des écoulements à bulles et à gouttes intervenant sur une gamme d'échelles de longueur allant de quelques dizaines de microns à quelques centimètres dans des configurations axisymétriques ou pleinement tridimensionnelles. Des simulations concernant la microfluidique sont comparées à des expériences très récentes. Enfin une étude de la dynamique d'une suspension comprenant jusqu'à 27 bulles a permis notamment de mettre en évidence l'influence du nombre de Reynolds des bulles sur l'intensité des fluctuations de vitesse qu'elles induisent dans le liquide
This work deals with the development of an interface-capturing method aimed at computing three-dimensional incompressible two-phase flows that may involve high density and viscosity ratios and capillary effects. The applications we have in mind concerns chemical engineering as well as environmental problems. We use a front-capturing method to advance the interface but do not perform any explicit reconstruction. We show that the base version of this method results in a smearing of the fronts in regions where the flow undergoes a stray stretching. We propose an improved technique in which the local velocity field within the fronts is modified and the above problem is fixed. This algorithm allows the interfaces to deform properly while maintaining the numerical thickness of the transition region within three computational cells. A detailed study of several aspects of the dynamics of two- and three-phase flows, such as drops in microchannels or hydrodynamic interactions in a bubble swarm, is then performed in both axisymmetric and three-dimensional configurations. The results concerning microfluidics are compared with very recent experiments. Finally, a study of the dynamics of a bubbly suspension involving up to 27 bubbles allow us among other things to enlighten the influence of the bubbles Reynolds number on the velocity fluctuations induced in the liquid

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Damon, Olivier. "Étude de l'entraînement de gouttelettes à partir de films ruisselant sur des parois lisses ou de forme complexe." Nancy 1, 1996. http://www.theses.fr/1996NAN10040.

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Abstract:

Ce travail de recherche vise à -améliorer le fonctionnement des équipements de condensation et de séparation de solvant ou de lavage de gaz qui sont fréquemment rencontrés dans les dispositifs de protection de l'environnement. Nous avons étudié expérimentalement l'écoulement d'un film liquide ruisselant sur une des parois verticales d'une conduite rectangulaire, en présence d'un gaz circulant à contre-courant. Ce travail a été conduit de façon à mettre en évidence l'évolution de la structure de l'interface gaz-liquide. Nous avons notamment étudié l’influence des propriétés physiques du liquide (tension superficielle et viscosité dynamique) et de l'aspect macroscopique de la paroi sur. Laquelle s'écoule. Le film liquide, sur l'arrachement et l'entraînement de gouttelettes. A partir des mesures de gradient de pression tout au long de la section d'essais, de la quantité de gouttelettes entraînées et des observations visuelles, nous avons pu déterminer les points de flooding et les vitesses critiques d'entraînement de gouttelettes. Ces données globales ont alors été comparées à des corrélations empiriques de la littérature. Nous avons choisi les corrélations les mieux adaptées à nos points expérimentaux et les avons modifiées pour élargir leur domaine de validité.

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Vergel, Hernandez César A. "Les Réacteurs catalytiques à lit fixe avec écoulement de gaz et de liquide : comparaison sur le plan théorique et expérimental de la performance du réacteur dans différents sens d'écoulement." Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 1993. http://docnum.univ-lorraine.fr/public/INPL_T_1993_VERGEL_HERNANDEZ_C_A.pdf.

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Abstract:

Cette étude consiste en une comparaison de la performance des réacteurs catalytiques à lit fixe avec écoulement de gaz et de liquide opérant dans différents sens d'écoulement. Du point de vue théorique, la comparaison est faite au niveau des différents paramètres hydrodynamiques et de transfert de matière. Un modèle du réacteur a été développé comme outil pour déterminer l'effet de chacun de ces paramètres sur la performance du réacteur. Expérimentalement, une comparaison entre les performances obtenues à co-courant ascendant et descendant a été faite. Ces essais ont été réalisés en unité pilote en utilisant comme réaction l'hydrogénation sélective du butadiène dans une coupe C4. La sélectivité obtenue dans la disposition à co-courant descendant est plus faible que pour le cas à co-courant ascendant, surtout pour les plus faibles vitesses de liquide étudiées. On montre que la dégradation de la sélectivité est principalement due aux problèmes de mauvaise distribution des fluides. Pour l'écoulement ruisselant, indépendamment d'un phénomène d'hystérésis qui a été mis en évidence, les problèmes de répartition sont liés à la structure même de l'écoulement. En effet, le liquide s'écoule sous forme de filets alors que dans certaines zones l'arrosage est imparfait

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Dissertations / Theses on the topic 'Écoulement diphasique gaz-liquide'

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