Analyse expérimentale et modélisation du transfert de matière et du ...
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Chapitre 4 : Simulation <strong>de</strong> l’hydrodynamique <strong>et</strong> <strong>du</strong> <strong>transfert</strong> <strong>de</strong> masse dans les écoulements <strong>de</strong> types zone <strong>de</strong> mélange diphasiquemodèle perm<strong>et</strong> <strong>de</strong> la transporter correctement. Il serait également possible <strong>de</strong> la générer<strong>de</strong>puis l’entrée, à condition toutefois <strong>de</strong> prendre en compte les eff<strong>et</strong>s <strong>de</strong> sillages, <strong>et</strong> enadaptant donc le terme source <strong>de</strong> l’énergie cinétique pseudo-turbulente comme dansChahed <strong>et</strong> al., (2004).On note un écart entre les profils calculés <strong>et</strong> les profils qui représentent les donnéesexpérimentales. Cependant, comme pour les simulations <strong>de</strong> l’écoulement monophasique,3 '2on compare l’énergie turbulente pro<strong>du</strong>ite par le modèle à la mesure <strong>de</strong> uL. Si l’écart2entre les simulations <strong>et</strong> les mesures semble s’accentuer en écoulement diphasique, cecipeut s’expliquer, au moins en partie, par l’important montant <strong>de</strong> l’énergie pseudoturbulentequi est fondamentalement anisotrope. Une partie <strong>de</strong> l’écart est certainementégalement liée à un défaut <strong>de</strong> prédiction <strong>du</strong> taux <strong>de</strong> vi<strong>de</strong> ou <strong>de</strong> la vitesse relative dont lesvariations peuvent affecter le montant énergétique <strong>de</strong> la pseudo-turbulence ou <strong>du</strong> termesource dans l’équation <strong>de</strong> k S. Nous avons remarqué précé<strong>de</strong>mment que la prédiction <strong>du</strong>taux <strong>de</strong> vi<strong>de</strong> est quasi-satisfaisante. Il semble donc plutôt que la prédiction <strong>de</strong> la vitessemoyenne relative ou le modèle <strong>de</strong> terme source <strong>de</strong> kSrestent à améliorer.Dans ces simulations, la vitesse relative <strong>de</strong>s bulles à l'entrée <strong>de</strong> l'écoulement est priseégale à sa valeur limite. Nous constatons qu’elle reste constante dans tout le domaine <strong>de</strong>l'écoulement, c'est-à-dire qu’elle est peu sensible aux eff<strong>et</strong>s d’accélération spatiale (figure4.21). Dans ces conditions, le terme <strong>de</strong> pro<strong>du</strong>ction dans l'équation <strong>de</strong> transport <strong>de</strong> lapseudo-turbulence reste faible <strong>et</strong> la pseudo-turbulence, non dissipative, estessentiellement convectée <strong>et</strong> diffusée (figure 4.22).U R=U G-U L(m/s)0.50.450.40.350.30.250.20.15exp x= 5 cmexp x= 20 cmexp x= 50 cmexp x= 80 cmexp x= 120 cmsim x= 5 cmsim x= 20 cmsim x= 50 cmsim x= 80 cmsim x = 120 cm0.10.050-0.1 -0.05 0 0.05 0.1 0.15y (m)Figure 4. 21 : Profil <strong>de</strong> la vitesse relative dans l’écoulement <strong>de</strong> zone <strong>de</strong> mélange à bulle (zdm1) àdifférentes sections. Comparaison <strong>de</strong>s résultats numériques avec les résultats expérimentaux.121