Дисертації з теми "Fraction de gaz"

La quantité de gaz résiduels présents dans le cylindre d’un moteur à combustion interne a une influence important sur son fonctionnement (combustion, rendement, émissions,..) particulièrement en allumage commandé. Aujourd’hui, il est possible de modifier cette quantité, notamment grâce à des systèmes de distribution variable. Cependant, la détermination expérimentale de la quantité de résiduels et l’estimation à partir de modèles numériques restent délicates. L’objectif de cette thèse est de proposer de nouvelles méthodologies pour traiter ces deux problématiques. Un point bibliographique est tout d’abord effectué pour dresser un état de l’art. Il recense les principaux paramètres influençant la quantité de résiduels, les effets des résiduels sur le fonctionnement du moteur, les moyens expérimentaux et les modèles disponibles pour en évaluer la quantité. Un système original est ensuite développé pour mesurer la quantité de résiduels à partir d’un prélèvement gazeux effectué dans le cylindre à la fin de la compression. Les résultats ainsi obtenus sur l’ensemble du champ de fonctionnement d’un moteur automobile atmosphérique à allumage commandé sont ensuite analysés en fonction du régime, de la charge et de la position du déphaseur installé sur l’arbre à came d’admission. Enfin, plusieurs modélisations de la phase de croisement des soupapes en approche 0D/1D sont évaluées. L’approche classique de mélange parfait n’étant pas satisfaisante, de nouvelles approches originales sont proposée et testées. Une approche hybride mêlant mélange parfait et déplacement parfait permet d’obtenir des résultats améliorés, après calibration d’un paramètre en fonction du régime et de la charge du moteur
The amount of residual gas trapped in the cylinder of an internal combustion engine has a huge influence on its behavior (combustion, efficiency, emission,..), in particular for spark ignition engines. Nowadays, it is possible to modify this amount, in particular with variable valve train. However, the experimental assessment of residual gas content and its evaluation with numerical simulation are still challenging. The objective of this study is to propose new methodologies to improve these two aspects. A bibliographical survey is first proposed to give state of the art. It gathers the main parameters influencing residual gas content, the effects of residual gas on engine behavior, experimental procedures and numerical models available for residual gas content estimation. An original system is then developed to measure the amount of residual gas with an in-cylinder gas sampling triggered at the end of compression stroke. The results, obtained on the whole operating map of a naturally aspirated automotive spark ignition engine, are analyzed with respect to engine rotation speed, load and cam phaser position (intake side). Finally, various modeling of valve overlap with a 0D/1D approach are assessed. The standard “perfect mixing” assumption is not fully satisfactory, so that new assumptions are proposed and tested. A hybrid approach combining “perfect mixing” and “perfect displacement” allows for improved agreement with experiments, after calibration of a model parameter with respect to engine rotation speed and load

Si, a l'heure actuelle, nous sommes capables de simuler de maniere quasi-predictive le comportement des huiles, aucune methode vraiment satisfaisante n'a encore ete developpee pour predire les proprietes des gaz a condensat. Pour ce type de fluides, l'ajustement des modeles thermodynamiques reste incontournable. Nous proposons une strategie d'ajustement basee sur la representation de la fraction lourde des gaz a condensat par des fonctions de distributions des trois familles chimiques suivantes: paraffines, monoaromatiques, polyaromatiques. Le probleme se ramene alors a la determination des parametres definissant ces fonctions afin de minimiser l'erreur sur la courbe de depot liquide a masse constante, que l'on obtient indirectement apres un certain nombre de calculs d'equilibre, couteux en temps calcul. Du fait de l'existence de nombreux minima locaux sur la fonction d'erreur a minimiser, un algorithme d'optimisation des parametres fonde sur une methode du simplex de nelder-mead couplee a une procedure de recuit simule a ete utilise. Les calculs des proprietes pvt sont effectues a partir de l'equation d'etat de peng-robinson (1978). Pour les polyaromatiques, des correlations simples pour la determination des proprietes des corps purs ont ete developpees, les correlations proposees par rogalski et neau (1990) etant utilisees pour les n-alcanes et les monoaromatiques. De bons resultats ont ete obtenus sur plus de 20 gaz a condensat d'origines geographiques diverses. De plus, notre methode predit les masses volumiques du liquide de stockage et de la fraction lourde avec une erreur moyenne de 1,2% et 3,6%. Les resultats satisfaisants pour les tests d'extrapolation en temperature demontrent la validite de notre methodologie dans un large domaine de pression et de temperature

La perméabilité influe indirectement sur la durabilité des structures en béton. Elle gouverne le taux de pénétration des agents agressifs, responsables de dégradations, sous un gradient de pression. Ce travail a pour but l’étude des interactions entre l’ouverture des fissures et le transport des fluides dans le béton, soumis à un essai Brésilien de traction indirect par fendage. Cette étude est composée de deux parties : une numérique et une expérimentale. La première concerne la modélisation des matériaux hétérogènes, tels que le béton, et met en évidence ses deux particularités : l’aspect multiphasique du matériau et la propagation 3D de fissures. Ainsi, nous proposons un couplage entre l’ouverture de fissure et la perméabilité au gaz selon un modèle hydromécanique à l’échelle mésoscopique. L’objectif de la deuxième partie expérimentale est de fournir des données pour des modèles numériques et de les valider ainsi. Ce travail est réalisé sur des éprouvettes de mortier avec 3 différents tailles de granulat, soumises au transfert de gaz au cours du chargement par l’essai Brésilien. Le modèle numérique mésoscopique, employé dans cette étude, est basé sur une approche tridimensionnelle pour représenter l’hétérogénéité du matériau et les mécanismes de rupture du béton. Ce modèle considère le béton comme un matériau bi-phasique où les granulats sont fondus dans la pâte du ciment. Afin de pallier aux hétérogénéités du matériau et l’emploi du maillage non-adaptatif, une faible discontinuité a été introduite dans le premier enrichissement de la cinématique. Le deuxième enrichissement de la cinématique introduite ici est la discontinuité du déplacement (forte) afin de représenter l’ouverture de la fissure (champ du déplacement discontinu). Le modèle hydromécanique représente le transport du fluide (gaz) dans le béton par l’intermédiaire de la loi de Darcy pour la section non fissurée (porosité) et par la loi de Poiseuille pour la section fissurée (flux laminaire). Dans ce modèle, une interaction entre l’ouverture de fissure, obtenue par le modèle mécanique (mésoscopique), et la perméabilité du gaz est considérée. Le travail expérimental effectué est présenté pour la validation du modèle hydro-mécanique numérique proposé. Les résultats de simulations numériques sont en accord avec des travaux expérimentaux et théoriques précédents
Permeability is a parameter that may indirectly influence the durability of concrete structures by governing the rate of penetration of aggressive substances responsible for degradation under a pressure gradient. The aim of this thesis is to study the interaction between the crack opening and the transfer of fluids in concrete of the Brazilian splitting tensile test (BSTT). Herein, the influence of aggregates size and volume fraction on hydro-mechanical properties of concrete is investigated. This study consists of two parts: the numerical and the experimental one. The first one focuses on the meso-scale modeling of a heterogeneous material like a concrete, which may be characterized by two features: multi-phase behavior and 3D crack propagation. The numerical study deals therefore with the coupling between crack opening and gas permeability according to a developed hydro-mechanical model at a meso-scale. The objective of the second, experimental part, is to provide data for numerical models and to validate the latter. This work is carried out on mortar specimens with 3 different aggregate sizes, submitted to gas transfer during a BSTT. The numerical meso-scale model is based upon a 3D lattice approach to represent the heterogeneity of the material and the failure mechanism of concrete. This model considers concrete as a two-phases material in which aggregates melt within a cement paste. Because a non-adapted meshing process was used to mesh the microstructure, a weak discontinuity was introduced in the first enhancement of the kinematics. The second enhancement of kinematics introduced here is the displacement discontinuity (strong) to represent crack opening (discontinuous displacement-field). The hydro-mechanical model represents the transport of fluids (gases) through the concrete, depending on Darcy's law for a uncracked section (porosity) and Poiseuille's law for a cracked section (laminar flow). In this model, the interaction between the crack opening, obtained from the mechanical model (meso-scale), and the gas permeability is investigated. The experimental work is presented for the validation of the hydro-mechanical model. The numerical results show good agreement with some previous experimental and theoretical studies

Dans cette thèse je présente mes travaux sur la transition de Bose-Einstein dans un gaz dilué, où l'interaction entre les bosons est caractérisée par la longueur de diffusion a. Au début j'étudie la température critique de la condensation dans un gaz homogène. En mettant en oeuvre des approches diverses - analytiques et numériques —, je montre la linéarité en a de la correction dominante à la température critique du gaz parfait. En utilisant une approche perturbative dans un calcul de Monte-Carlo quantique, la valeur de la température critique est obtenue dans la limite d'un gaz très dilué. Ensuite je présente mes calculs de Monte-Carlo quantique adaptés à une situation expérimentale avec N = 10 000 atomes piégés dans un potentiel harmonique. Je détermine la fraction condensée et la fonction d'onde du condensat dans ce système inhomogène, partant du concept de l'ordre non-diagonal à longue portée. La comparaison quantitative du calcul de Monte-Carlo quantique avec des approximations simples montre les limites d'une approximation de champ moyen et permet d'estimer les effets de corrélation dans un gaz piégé.

Les amas de galaxies sont les objets gravitationnellement liés les plus massifs de l'univers, et l'histoire de leur formation est une conséquence directe de l'évolution des structures dans l'univers. Ainsi, leur étude permet de poser des contraintes cosmologiques. L'utilisation des amas en tant que sondes cosmologiques repose sur l'observation de leur contenu en matière, en particulier ordinaire, ou baryons. Ces derniers sont présents sous forme d'étoiles contenues dans les galaxies, et de gaz au sein du milieu intra-amas. Toutefois, les baryons dans les amas de galaxies sont sujets à des effets astrophysiques qui affecteront leurs propriétés. Ces effets doivent être étudiés en détail afin d'obtenir une bonne compréhension des amas et contraindre correctement les conditions ayant dicté leur formation, jusqu'à leurs propriétés actuelles.Je propose ainsi dans cette thèse une étude approfondie des baryons et de leurs effets dans les amas, des galaxies au gaz, à partir d'observations en millimétrique, optique, et rayons X.Une première partie de mon étude se concentre sur les galaxies et l'analyse de leurs propriétés à partir de données de spectroscopie optique, dans deux systèmes triples d'amas découverts par le satellite Planck. Je montre que ces deux systèmes n'apparaissent triples que suite à des effets de projection sur la ligne de visée, et sont en réalité constitués de plusieurs amas isolés se trouvant à plusieurs centaines de megaparsecs les uns des autres, exceptée une paire d'amas.De plus je montre que dans l'amas le plus distant, certaines galaxies forment encore des étoiles, contrairement aux galaxies dans les amas à plus bas redshift. Il est possible que cela marque la transition entre un régime d'intense formation stellaire dans les amas à haut redshift, et le régime de faible formation stellaire observé dans les amas à bas redshift.La suite de mon étude est dédiée à la fraction de gaz au sein des amas, en particulier afin de contraindre le biais découlant de l'hypothèse d'équilibre hydrostatique lors de la mesure de leur masse. Mal contraint, ce "biais hydrostatique", est responsable de contraintes cosmologiques biaisées à partir des amas. En utilisant des masses de gaz et des masses totales mesurées en rayons X sous l'hypothèse de l'équilibre hydrostatique, j'ai calculé la fraction de gaz de 120 amas, et ai étudié la valeur du biais hydrostatique et son évolution avec la masse et le redshift. Je montre que l'évolution du biais est dégénérée avec les paramètres cosmologiques, menant à des contraintes cosmologiques aberrantes en cas de mauvaise prise en compte de l'évolution du biais. Cependant, je montre que mes résultats dépendent de l'échantillon choisi, avec une évolution du biais différente suivant la sélection en masse et en redshift. Je montre toutefois que quelque soit la sélection de l'échantillon, mes résultats sont en accord avec un ensemble de mesures directes par d'autres méthodes, ainsi qu'avec les prédictions de simulations hydrodynamiques. Ces résultats sont néanmoins en désaccord avec la valeur de biais favorisée par des observations du fond diffus cosmologique combinées à des comptages d'amas.Enfin, j'ai combiné des données de fraction de gaz d'amas de galaxies avec des comptages réalisés à partir d'observations en ondes millimétriques. Cela m'a permis d'étudier les contraintes cosmologiques rendues possibles par cette combinaison, ainsi que les contraintes sur le biais hydrostatique. Je montre que l'ajout de données de fraction de gaz aux comptages d'amas permet de briser des dégénérescences existantes entre le biais hydrostatique et certains paramètres cosmologiques, sans a priori sur le biais.Mon travail a donc permis d'améliorer notre compréhension d'ensemble des propriétés astrophysiques des baryons dans les amas. J'ai notamment mis en évidence certains des liens entre effets astrophysiques et contraintes cosmologiques par les amas, permettant leur description fidèle et robuste
Galaxy clusters are the most massive gravitationally bound structures of the universe, and the history of their formation is a direct consequence of the evolution of the large scale structure of the universe. As a result, studying these objects allows to constrain cosmological parameters, which are at the core of the models describing the evolution of our universe. The use of galaxy clusters as cosmological probes relies on the observation of their matter content, and in particular their content in ordinary matter, or "baryons". Baryonic matter is mainly present under the form of stars in galaxies and of gas inside the intra-cluster medium. However, baryons in galaxy clusters are subject to astrophysical effects which will impact their properties. These effects need to be analysed in detail in order to obtain an in depth understanding of these objects and to properly constrain the conditions that dictated their formation, their assembly, and their current properties.I propose in this thesis a thorough analysis of baryons and of their effects in clusters, from galaxies to the gas, using observations in optical, X-ray, and millimeter wavelengths. A first part of my study is focused on galaxies and the analysis of their properties from optical spectroscopy, inside two triple-cluster systems discovered by the Planck satellite. I show that these two systems appear as triple only due to projection effects on the line of sight, and that they are actually constituted of isolated clusters lying at several hundreds of megaparsecs from each other, except for a cluster pair. I show in addition that inside the most distant cluster, several galaxies are still star-forming, contrary to the galaxies in lower redshift systems. This may be the sign of a transition between a regime of high star formation in high redshift systems and the low star formation regime which is observed in low redshift clusters.The remainder of my work is dedicated to the gas fraction in galaxy clusters, in particular to constrain the bias which appears following the assumption of hydrostatic equilibrium when measuring cluster masses. This "hydrostatic bias", if poorly understood, is responsible for biased cosmological constraints from galaxy clusters. By using gas masses and total masses computed under the assumption of hydrostatic equilibrium in X-ray observations, I computed the gas fraction of 120 galaxy clusters, and constrained the value of the hydrostatic bias, as well as its evolution with mass and redshift. I show that the evolution of the bias is degenerate with cosmological parameters, leading to aberrant cosmological constraints when assuming the wrong evolution for the bias. I however show that these results are dependent on the considered sample, with trends of the bias changing depending on the mass and redshift selection of the sample. In any case, whatever the sample selection I find that my results are in agreement with a collection of other measurements of the bias using other methods, as well as with predictions from hydrodynamical simulations. These results are nevertheless in tension with the value of the bias preferred by the combination of cosmic microwave background observations with galaxy cluster number counts.Finally I combined gas fraction data of clusters with cluster number counts from millimeter wavelengths observations. This allowed me to study the constraints on cosmological parameters that this combination allowed, as well as the constraints on the hydrostatic bias. I show that adding gas fraction to cluster counts allows to break degeneracies that exist between the hydrostatic bias and cosmological parameters, without any prior on the bias.My work thus allowed to improve the understanding of the astrophysical properties of baryons in galaxy clusters. I notably highlighted some of the links and correlations between astrophysical effects and cluster cosmology, allowing for an accurate and robust description of these objects

Afin d'améliorer les performances de la digestion mésophile du lisier de porc au temps de rétention défini de 10 jours, la solubilisation de la fraction solide, étape limitante de la biométhanisation, a été étudiée en digesteurs expérimentaux infiniment mélangés
To improve the performances of the mésophile digestion of pork's(pig) liquid manure in the time of retention defined of 10 days, the solubilization of the solid fraction, the limitante stage of the biomethanation, was studied experimental infinitely mixed digesteurs there

Le travail présenté dans ce manuscrit concerne les mesures de taille de particule et de fraction volumique de suies dans des conditions moteur Diesel. Les techniques utilisées sont la laser-Induced incandescence (LII), la méthode d’extinction laser (LEM), la pyrométrie, et l’analyse d’images de microscopie électronique par transmission (TEM) d’échantillons prélevés in-Situ. Des stratégies de mesure de tailles de particules sont développées en se basant sur l’utilisation d’un modèle LII et en analysant la poly-Dispersion des tailles de particules, aussi bien à partir de signaux de LII résolu en temps (mesures ponctuelles) à pression atmosphérique, que d’informations résolues spatialement provenant d’images acquises a deux instants différents. Des mesures sont effectuées avec ces stratégies sur une flamme à pression atmosphérique et dans des conditions représentatives des conditions moteur Diesel pour évaluer leur applicabilité. Des mesures supplémentaires de température et de fraction volumique de suies sont aussi réalisés.Une nouvelle méthode, appelée two-Exponential reverse fitting (TERF) est introduite. Elle vise à extraire des informations sur la distribution de tailles de particules. Cette méthode est basée sur l’utilisation de fits mono-Exponentiel du signal de décroissance de LII à différents intervalles de temps. La distribution de tailles de particules est approximée par la combinaison de deux distributions de tailles de particules mono-Disperses : une petite et une large. Aucune hypothèse sur la forme de la distribution n’est nécessaire. La méthode permet aussi de fournir le ratio de la proportion respective des deux classes de particules. L’erreur systématique induite par la description mono-Exponentielle de la décroissance du signal de LII a été calculée et est inférieure à 2% pour des décroissances de signal de LII d’aggregats mono-Disperses avec des températures de chauffe pour lesquels la sublimation des suies est négligeable. La méthode a été appliquée à des données de LII obtenus sur une flamme laminaire atmosphérique éthylene/air à différentes hauteurs. Les résultats obtenus montrent un bon accord entre les tailles des grosses particules évaluées avec la méthode TERF et celle obtenue par analyse des images TEM. En revanche l’accord n’est pas obtenu pour les petites particules, ce qui est attribué à un manque d’information sur cette classe de particule dans l’analyse TEM.Des champs de fraction volumique de suies sont ensuite obtenus dans une cellule haute pression haute température dans les conditions opératoires du réseau ECN (Engine Combustion Network) par technique combinée de LEM et LII simultanées. Les mesures sont réalisées dans les conditions du spray A et incluent des variations paramétriques (température et dilution). La distance de Lift Off de la flamme est déterminée en parallèle par visualisation directe de la chimiluminescence OH. Des niveaux de fraction volumique maximale de 2-3ppm sont obtenus dans les conditions nominales du spray A (i.e. 900K), et peuvent atteindre 12 pmm à haute température (1030K). L’effet des variations de température et de concentration d’oxygène sur la formation et l’oxydation des suies et cohérente avec les résultats issus de la littérature.Une méthode d’imagerie de taille de particules est développée. Elle est basée sur l’acquisition de deux images de LII obtenues à deux instants différents après le pulse laser et l’analyse de ces images à l’aide de la simulation du signal LII pour déduire les tailles des particules à partir du rapport des images. Une stratégie basée sur une analyse par modèle LII est développée pour évaluer les incertitudes de mesure. La dépendance aux conditions limites de l’imagerie de taille de particule par LII est ainsi évaluée. [...]
This work focuses on measurements of soot particle size and volume fraction at Diesel engine conditions. A combination of laser-Induced incandescence (LII) imaging, line-Of-Sight laser extinction, soot pyrometry, and transmission electron microscopy (TEM) measurements of thermophoretically-Sampled soot was used. Particle sizing strategies were developed with LII model for the analysis of particle-Size poly-Dispersity with time-Resolved LII signal that is suitable for point-Wise measurements at atmospheric pressure, and for spatially-Resolved characterization with two-Time-Step LII imaging. Measurements were performed with these strategies in a flame at atmospheric pressure and in Diesel engine combustion to investigate their applicability. Additional measurements were performed for temperature and soot volume fraction.A novel method, called two-Exponential reverse fitting (TERF), is introduced to extract information about the size distribution. The method is based on mono-Exponential fits to the LII signal decay at a delayed time. It approximates the particle-Size distribution as a combination of one large and one small mono-Disperse equivalent mean particle size and does not require a distribution assumption. It also provides a ratio of the contribution of both size classes. The systematic error caused by de-Scribing LII signals by mono-Exponential decays was calculated as less than 2% for LII signals simulated for mono-Disperse aggregated soot with heat-Up temperatures for which evaporation is negligible. The method was applied to LII data acquired in a laminar non-Premixed ethylene/air flame at various heights above the burner. The particle size of the large particle-Size class evaluated with the method showed good consistency with TEM results, however the size of the small particle-Size class and its relative contribution could not be compared due to insufficient information in the TEM results for small particles. Simultaneous line-Of-Sight laser extinction measurements and LII imaging were performed to de-Rive the soot volume fraction in a high-Temperature high-Pressure constant-Volume pre-Combustion vessel under the Engine Combustion Network’s (ECN) "Spray A" conditions with parametric variations of gas temperature and composition. Extinction measurements were used to calibrate LII images for quantitative soot distribution measurements. OH-Chemiluminescence imaging was used to determine the lift-Off length, and used to interpret the soot measurements. Maximum soot volume fractions around 2–3 ppm were obtained at the nominal ambient temperature defined for Spray A (i.e. 900 K) that rise to 12 ppm at elevated temperature (1030 K). Variations of ambient temperature and oxygen concentration were carried out showing effects on soot formation and oxidation that are consistent with the literature.The method for particle-Size imaging is based on evaluating gated LII signals acquired with two cameras consecutively after the laser pulse and using LII modeling to deduce particle size from the ratio of local signals. A strategy was developed with a model-Based analysis: the dependence of LII particle-Size imaging on the assumed boundary conditions was identified such as bathgas temperature, pressure, particle heat-Up temperature, thermal accommodation coefficients, and soot morphology. Various laser-Fluence regimes and gas pressures were considered. Effects of laser attenuation were evaluated. A combination of one detection gate starting with the particle-Heating and the other starting with 11 ns delay with twice as long gate width was found to provide the highest sensitivity for particle sizing at 60 bar. The optimum gate delays for different pressures were calculated. The effects of timing jitter for laser pulse and poly-Dispersity were investigated. Systematic errors in pyrometry imaging at 60 bar was evaluated. [...]

La cristallisation des hydrates pendant la production de pétrole est une source de risques, surtout liés au bouchage des lignes de production dû à l’agglomération des hydrates. Pendant l'extraction de pétrole, l'huile et l'eau circulent dans le pipeline et forment une émulsion instable. La phase eau se combine avec les composants d'hydrocarbures légers et peut former des hydrates. La cristallisation des hydrates a été intensivement étudiée, principalement à faible fraction d’eau. Cependant, lorsque le champ de pétrole devient mature, la fraction d’eau augmente et peut devenir la phase dominante, un système peu étudié concernant à la formation d'hydrates. Plusieurs techniques peuvent être combinées pour éviter ou remédier la formation d'hydrates. Récemment, une nouvelle classe d'additifs a commencé à être étudiée : Inhibiteurs d'Hydrates à Bas Dosage (LDHI), divisés en Inhibiteurs Cinétiques (KHI-LDHI) et anti-agglomérants (AA-LDHI).Ce travail est une étude paramétrique de la formation d'hydrates à partir de l'émulsion, en variant la fraction d’eau, le débit, en absence et en présence d’AA-LDHI. Les expériences ont été réalisées sur la boucle d'écoulement Archimède, qui est en mesure de reproduire les conditions de la mer profonde. L'objectif de cette étude est d'améliorer la compréhension de la formation d'hydrate et de comprendre comment l'additif dispersant évite l'agglomération. Pour ce faire, un modèle comportemental de la cristallisation pour les systèmes sans et avec additif a été développé. Il a également été proposé une technique pour déterminer la phase continue du système et un mécanisme d'action pour l'anti-agglomérant a été suggéré
Crystallization of hydrates during oil production is a major source of hazards, mainly related to flow lines plugging after hydrate agglomeration. During the petroleum extraction, oil and water circulate in the flow line, forming an unstable emulsion. The water phase in combination with light hydrocarbon components can form hydrates. The crystallization of hydrates has been extensively studied, mainly at low water content systems. However, as the oil field matures, the water fraction increases and can become the dominant phase, a system less known in what concerns hydrate formation. Actually, several techniques can be combined to avoid or remediate hydrate formation. Recently, a new class of additives called Low Dosage Hydrate Inhibitor (LDHI) started to be studied, they are classified as Kinetic Hydrate Inhibitors (KHI-LDHI) and Anti-Agglomerants (AA-LDHI).This work is a parametric study about hydrate formation from emulsion systems ranging from low to high water content, where different flow rates and the anti-agglomerant presence were investigated. The experiments were performed at the Archimède flow loop, which is able to reproduce deep sea conditions. The goal of this study is enhancing the knowledge in hydrate formation and comprehending how the dispersant additive acts to avoid agglomeration. For this matter, it was developed a crystallization topological model for the systems without and with additive. A technique to determine the system continuous phase and a mechanism of the anti-agglomerant action from the chord length measurements were also proposed

Bien que les écoulements diphasiques tourbillonnaires soient largement rencontrés dans les procédés et dispositifs industriels, ils n'ont fait l'objet que d'études limitées. Ce mémoire traite des contributions que nous avons apportées à la connaissance de tels écoulements sur le plan expérimental. La configuration d'étude concerne un écoulement à bulles ascendant en conduite cylindrique verticale, qui traverse une structure alvéolaire tournante. Dans un premier temps, la boucle d'essais spécifique à cette étude ainsi que les différentes techniques de mesures utilisées sont décrites. Les résultats obtenus en monophasique sont alors donnés afin de qualifier le dispositif. Le comportement de la phase gazeuse est ensuite analysé par visualisations à l'aide de cameras et par des mesures de taux de vide local par sonde optique. La migration des bulles vers le centre de la conduite conduit à la formation d'un cœur dont le taux de vide peut atteindre 70% sans pour autant provoquer un régime annulaire. Ce cœur est de stabilité variable suivant les vitesses débitantes des deux phases et la vitesse de rotation. Enfin, des résultats de mesure de la pression pariétale et des vitesses sont donnés. Une bi-sonde optique est utilisée pour la phase gaz tandis que la vitesse de la phase liquide est mesurée par film chaud. Cette étude a donc permis de décrire la structure de l'écoulement et a apporté les premières données locales en vue d'une modélisation future

La modelisation des ecoulements diphasiques multidimensionnels se heurte a l'heure actuelle au probleme de la determination des phases en presence. On se propose ici d'etudier l'application d'une technique d'imagerie medicale, la tomographie electrique, a la determination de la distribution des phases en ecoulement diphasique. On montre, dans un premier temps, que la conception rationnelle du capteur tomographique ne peut etre envisage sans une etude approfondie du conditionnement numerique de l'algorithme de reconstruction. Ce dernier, developpe en geometrie bidimensionnelle, a pour objet de resoudre le probleme inverse de la determination des frontieres des phases en presence. Cet algorithme est base sur la methode iterative de newton-raphson. A chaque iteration le probleme direct est resolu par la methode des integrales de frontiere. L'etude du conditionnement de la reconstruction montre que pour des conditions compatible avec un ecoulement diphasique, il est deraisonnable de vouloir reconstruire plus de 2 frontieres d'inclusions. De plus, meme dans ce cas, les niveaux de precision des mesures ne peuvent etre atteint que si l'on maitrise les variations de temperature du milieu ainsi que des phenomenes d'impedance d'interface. L'apparition d'image fantome lors de la reconstruction de milieu 3d amene a penser que la solution pourrait etre l'utilisation d'un capteur 3d. Ceci augmente la complexite du systeme sans aucun gain au niveau du conditionnement rendant ainsi cette approche irrealiste. Cependant dans des cas simples (une frontiere), toutes les techniques mise en uvre ici permettent l'obtention d'une image precise de cette frontiere

De nouvelles mesures de la perte de charge diphasique et du taux de vide local ont ete effectuees pour ecoulement diphasique adiabatique ou en condensation dans un canal de section rectangulaire (lisse, arrangement d'obstacles en ligne ou en quinconce). Des correlations du taux de vide et du coefficient diphasique de frottement sont developpees a partir des donnees. Des comparaisons entre la chute de pression et l'intensification du transfert thermique sont presentees. Les points experimentaux sont determines dans des conditions industrielles de fonctionnement. Des cartes experimentales de repartition de taux de vide donnent des informations sur la distribution d'un ecoulement diphasique dans un arrangement d'obstacles. Nous demontrons que l'etude de la fonction densite de probabilite des fluctuations du taux de vide peut etre utilisee comme un indicateur objectif pour determiner le type de l'ecoulement diphasique en presence: ecoulement a bulles, a bouchons ou annulaire

Thesis (Ph. D.)--Massachusetts Institute of Technology, Dept. of Chemical Engineering, 1985.
MICROFICHE COPY AVAILABLE IN ARCHIVES AND SCIENCE.
Bibliography: leaves 254-256.
by Saad Akhtar Khan.
Ph.D.

Ce travail est consacré à la simulation par la méthode des vortex aléatoires des écoulements turbulents et à bulles dans un canal et dans un Té. Dans un premier temps, nous avons étudié l'écoulement monophasique. Pour l'écoulement entre deux plaques, nous avons calculé les grandeurs moyennes (vitesse, pression), les grandeurs statistiques concernant les fluctuations de vitesse et de pression, corrélations double, triple, spatio-temporelles de fluctuations de vitesse longitudinale, et la diffusion par la pression, et nous avons mis en évidence les structures cohérentes. Pour l'écoulement dans un Té, nous avons déterminé la vitesse et la pression moyenne, les fluctuations de vitesses proches de la jonction, les lignes de courant pour mettre en évidence les zones de recirculation. Dans l'écoulement à bulles nous avons déterminé les trajectoires de bulles et les profils de taux de vide dans un canal simple en écoulement ascendant et descendant. Dans le Té, les trajectoires instantanées de bulles et le taux de séparation ont été déterminés. Nous avons retrouvé que les deux phases ne se distribuent pas équitablement entre les deux branches de sortie du Té

Thesis (S.M.)--Massachusetts Institute of Technology, Dept. of Mechanical Engineering, 2000.
Includes bibliographical references (p. 37).
Residual gas tests were done on a 2.4 liter commercial engine to find a correlation for the effect on spark timing on residual gas fraction. The tests were done by sampling the charge mass during a non-firing cycle through a small hole into cylinder 4. The residual gas fraction was determined by measuring the CO2 content of the sample. The experiments were conducted for a variety of different spark timing and valve timing settings. Since the data was taken over a limited range, a physical basis for a correlation was developed. Following the approach used in a previous modeling effort, the residual gas fraction was modeled as the sum of two contributing factors: backflow from the exhaust port to the cylinder during valve overlap and gas trapped inside the cylinder at the time of intake valve open. Additionally, the phenomenon of choked backflow was introduced in the model. Based on the data, a correlation was developed that estimates the residual gas fraction as a function of: intake to exhaust pressure ratio (Pi/Pe), valve profile, engine speed, compression ratio, and spark timing.
by Rolf Rikard Waero.
S.M.

Gas-liquid flow may be characterised in terms of the gas void fraction, α. This is an important variable in two-phase flow, used in predicting the occurrence of flow regimes, and the associated pressure drop, and mass and heat transfer. The gas void fraction transitions in a two-phase flow system from uniform bubble flow (homogeneous) to churn-turbulent bubble flow (heterogeneous) in an open tube bubble column (OTBC) and an annular gap bubble column (AGBC) have been investigated using a vertical column with an internal diameter of 0.102 m, containing a range of concentric inner tubes which formed an annular gap; the inner tubes had diameter ratios from 0.25 - 0.69. Gas (air) superficial velocities in the range 0.014-0.200 m/s were studied. Tap water and aqueous solutions of ethanol and isopropanol, with concentrations in the range 8 - 300 ppm by mass, were used as the working liquids. Experimental results are presented to show that there are very significant differences in the mean gas void fractions measured in the OTBC and the AGBC, when operated at the same gas superficial velocity using a porous sparger. The mean gas void fraction decreases with increasing ratio of the inner to outer diameter of the annular gap column and the transition to heterogeneous flow occurs at lower gas superficial velocities and lower void fractions. Two reasons are proposed and validated by experimental investigations: (i) the presence of the inner tube causes large bubbles to form near the sparger, which destabilize the homogeneous bubbly flow and reduce the mean void fraction; this was confirmed by deliberately injecting large bubbles into a homogeneous dispersion of smaller bubbles. Moreover, (ii) the shape of the void fraction profiles changes with gap geometry, which affects the distribution parameter in the drift flux model. Radial profiles of the local void fraction were obtained using a two- and four-point conductivity probe, and were cross-sectionally averaged to give mean values that were within 12% of the volume-averaged gas void fractions obtained from changes in aerated level. The presence of alcohol inhibited the coalescence between the bubbles, and consequently increased the mean gas void fraction at a given gas superficial velocity in both the open tube and the annular gap bubble columns. This effect also extended the range of homogeneous bubbly flow and delayed the transition to heterogeneous flow. Moreover, isopropanol results gave slightly higher mean void fractions compared to those for ethanol at the same mass fraction, due to their increased carbon chain length. It was shown that the void fraction profiles in the annular gap bubble column were far from uniform, leading to lower mean void fractions than were obtained in an open tube for the same gas superficial velocity and liquid composition. The chord length measurements in the OTBC for both the tap water and alcohol solutions exhibited two trends with respect to increasing j_g: (i) at low j_g, in the homogeneous flow, an increasing function was obtained; and (ii) with further increase in j_g, a reduction in the chord length was observed. In the presence of the orifice, the results concerning mean chord lengths show a decreasing function of the bubble size with increasing j_g; this was visually demonstrated using photographs. For the AGBC, the chord lengths obtained from the conductivity probe offered evidence of the bubble size decreasing as j_g increased in the heterogeneous regime, which agreed with the findings of the OTBC. This was also confirmed using the results obtained from photographs. A novel approach for bubble size transformation was implemented to process the conductivity probe measurements. An analytical method was used as a forward transform to predict the chord length distribution from the bubble size distribution and an optimisation approach was applied as a backward transform method to obtain the bubble size distribution from the chord length distribution. The challenge was to consider a variable aspect ratio, φ, for the bubble shape, which depended on their size. The model gave excellent and reasonable predictions for the bubble sizes as their trends were identical to the trend of the chord length, and to the bubble size obtained from photographs.

The two-phase gas/liquid flow phenomenon can be encountered over a range of gas and liquid flow rates in the chemical engineering industry, particularly in oil and gas production transportation pipelines. Monitoring and measurement of their characteristics, such as the gas void fraction, are necessary to minimise the disruption of downstream process facilities. Thus, over the last decade, the investigation, development and use of multiphase flow metering system have been a major focus for the industry worldwide. However, these meters suffer from several limitations in some flow conditions such as Slug flow regime. This research presents experimental results correlating Acoustic Emission measurements with Gas Void Fraction (GVF) in a two-phase air / water flow. A unique experimental facility was modified to accommodate an investigation into the applicability of the Acoustic Emission (AE) technology in monitoring two-phase gas\liquid flow. The testing facility allowed for investigations over a range of superficial liquid velocities (0.3 to 2.0 ms-1) and superficial gas velocities (0.2 to 1.4 ms-1). The influence of several variables such as temperature, viscosity and surface roughness were also investigated. Measurements of AE for varying gas void fractions were compared to conductive probe measurements and results showed a direct correlation between the AE energy and the gas void fraction. It is concluded that the GVF can be determined by measurement of Acoustic Emission and this forms the major contribution of this thesis.

Thermometry measurements were carried out using planar laser induced phosphorescence in conjunction with thermographic phosphors in heated turbulent jets and laminar flames in order to further develop the technique for usage in flames. Two dimensional thermometry measurements are essential to improve the understanding of combustion processes, as temperature governs soot pyrolysis, leading to soot formation. Two particular thermographic phosphors, BAM and YAG:Dy were tested and compared and it was found that they were unsuitable for gas phase flame thermometry measurements. Soot volume fraction measurements were carried out using planar two colour laser induced incandescence in gaseous and liquid fuel flames. The gas fuel flames were diluted with nitrogen, carbon dioxide and hydrogen individually and then with nitrogen and hydrogen together, as well as carbon dioxide and hydrogen together, separately. Results revealed the dilution effects of the gases on the soot formation process, where increasing nitrogen percentage in the flow decreased SVF, carbon dioxide reduced it further and hydrogen showed no marked difference. Biodiesels were compared with each other and with diesel in a wick burner in order to analyse their compositional effects on soot. Biodiesel composition was measured using gas chromatography. The sooting tendencies of the biodiesels were as expected, fuels with a longer average carbon chain length and a higher degree of unsaturation were found to produce more soot than shorter, more saturated fuels. Diesel was sootier than all of the biofuels tested, due to containing aromatics and a lower oxygen content. A pilot study was also done, where the performance and emissions of biofuels and biofuel-diesel blends were tested in a gas turbine engine, in order to relate the investigation to real world situations.

This paper provides an update of our previous scaling relations between galaxy-integrated molecular gas masses, stellar masses, and star formation rates (SFRs), in the framework of the star formation main sequence (MS), with the main goal of testing for possible systematic effects. For this purpose our new study combines three independent methods of determining molecular gas masses from CO line fluxes, far-infrared dust spectral energy distributions, and similar to 1 mm dust photometry, in a large sample of 1444 star-forming galaxies between z = 0 and 4. The sample covers the stellar mass range log(M-*/M-circle dot) = 9.0-11.8, and SFRs relative to that on the MS, delta MS = SFR/SFR (MS), from 10(-1.3) to 10(2.2). Our most important finding is that all data sets, despite the different techniques and analysis methods used, follow the same scaling trends, once method-to-method zero-point offsets are minimized and uncertainties are properly taken into account. The molecular gas depletion time t(depl), defined as the ratio of molecular gas mass to SFR, scales as (1 + z)(-0.6) x (delta MS)(-0.44) and is only weakly dependent on stellar mass. The ratio of molecular to stellar mass mu(gas) depends on (1+ z)(2.5) x (delta MS)(0.52) x (M-*)(-0.36), which tracks the evolution of the specific SFR. The redshift dependence of mu(gas) requires a curvature term, as may the mass dependences of t(depl) and mu(gas). We find no or only weak correlations of t(depl) and mu(gas) with optical size R or surface density once one removes the above scalings, but we caution that optical sizes may not be appropriate for the high gas and dust columns at high z.

Thesis (M.S.)--West Virginia University, 2008.
Title from document title page. Document formatted into pages; contains ix, 135 p. : ill. (some col.). Includes abstract. Includes bibliographical references (p. 52-53).

One of the most famous ways of increasing the oil pipe-line capacity and extension of common pipe-effective pipe-lining transport is usage of antiturbulence additive (ATA). ATA – antiturbulence additive – a reagent for the reduction of hydraulic resistance are some materials that are soluble in the following liquid, reducting stipulated with friction of loss pressure when liquid flows in channel or pipe-line. When you are citing the document, use the following link http://essuir.sumdu.edu.ua/handle/123456789/31433

The ratio of baryonic to dark matter densities is assumed to have remained constant throughout the formation of structure. With this, simulations show that the fraction $f_{\rm gas}(z)$ of baryonic mass to total mass in galaxy clusters should be nearly constant with redshift $z$. However, the measurement of these quantities depends on the angular distance to the source, which evolves with $z$ according to the assumed background cosmology. An accurate determination of $f_{\rm gas}(z)$ for a large sample of hot ($kT_e> 5$ keV), dynamically relaxed clusters could therefore be used as a probe of the cosmological expansion up to $z< 2$. The fraction $f_{\rm gas}(z)$ would remain constant only when the ``correct" cosmology is used to fit the data. In this paper, we compare the predicted gas mass fractions for both $\Lambda$CDM and the $R_{\rm h}=ct$ Universe and test them against the 3 largest cluster samples \cite{1,2,3}. We show that $R_{\rm h}=ct$ is consistent with a constant $f_{\rm gas}$ in the redshift range $z\lesssim 2$, as was previously shown for the reference $\Lambda$CDM model (with parameter values $H_0=70$ km s$^{-1}$ Mpc$^{-1}$, $\Omega_m=0.3$ and $w_\Lambda=-1$). Unlike $\Lambda$CDM, however, the $R_{\rm h}=ct$ Universe has no free parameters to optimize in fitting the data. Model selection tools, such as the Akaike Information Criterion (AIC) and the Bayes Information Criterion (BIC), therefore tend to favor $R_{\rm h}=ct$ over $\Lambda$CDM. For example, the BIC favours $R_{\rm h}=ct$ with a likelihood of $\sim 95\%$ versus $\sim 5\%$ for $\Lambda$CDM.

The residual gas fraction is an important parameter to get good performance with high efficiency and low emissions in the HCCI-engine.

The goal in this thesis is to formulate an algorithm for estimation of the residual gas fraction based on the cylinder pressure. The estimation is improved if also the exhaust gas temperature is used together with the cylinder pressure.

The formulated algorithm has then been tested on data from a single cylinder engine running in HCCI-mode during steady state conditions. An error of 4% was noted compared with the residual gas fraction obtained from simulations.

The thesis also investigates the effects of some possible error sources.

A Generation IV Sodium cooled Fast Reactor (SFR) is being researched and developed at CEA, Cadarache France under the project named ASTRID. Monitoring gas presence in SFR is important with respect to its safe operation. In accordance with the principles of diversity, techniques based on different measurement principles have been proposed. This thesis concerns the detection and characterization of void using magnetic flux perturbation principle. An Eddy Current Flow Meter (ECFM) device is used for this purpose. From the technological point of view, the objective is to evaluate the feasibility of ECFM as a flow and/or void monitoring/characterizing device; and to determine which parameters are of interest and what are the precision of these measurements; and whether it is possible to measure the flow rate and void fraction simultaneously with the same ECFM device. From the physics point of view, the ECFM system involves the magnetic flux perturbation due to voids in the presence of Faraday induction and Lorentz force effects. Therefore ECFM integrated signal contains informations about the void, Faraday induction and Lorentz force effects based perturbation in magnetic flux and their couplings. Our objective is to understand the nature and extent of these couplings. Specific experiments have been developed to study the effects of flow velocity, void fraction and magnetic flux pulsations on the response of an ECFM. It consists in modeling the two-phase flow by a moving aluminium rod (plug flow) with holes and grooves to simulate voids. Flow velocity range of variation was 0