Analyse expÃ©rimentale et modÃ©lisation du transfert de matiÃ¨re et du ...

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Chapitre 4 : Simulation de l’hydrodynamique et du transfert de masse dans les écoulements de types zone de mélange diphasique4.5.5 Sensibilité aux divers termes du transfert interfacial dequantité de mouvementOn se propose dans cette partie de tester les effets des différents termes de la formulationdu terme d’échange interfacial de quantité de mouvement (éq. 4.6) sur la distribution desphases. Nous analysons dans cette étude numérique l’importance des termes non linéairesissus de la masse ajoutée et du lift dans le phénomène de distribution des phases. Dansune première série de simulations de la zone de mélange à bulles à faible taux de vide,nous analysons l’effet des termes non linéaires issus de la masse ajoutée, ensuite dans uneseconde série de simulations, nous étudions l’effet du coefficient de portance.4.5.5.1 Sensibilité de la distribution des phases aux termes nonlinéaires de masse ajoutéeNous testons dans cette section la sensibilité du modèle d’échange interfacial aux termesnon-linéaires issus de la masse ajoutée. Nous avons remarqué, sur la figure 3.19, que lerapport des variances dans les deux phases n’est pas constant dans la zone des gradients etvarie entre les valeurs 1 à 2 et 4 à 5. À l’heure actuelle, on n’a pas de modèle précis pourcalculer l’agitation des bulles mais nous allons nous appuyer sur ces mesuresexpérimentales pour tester l’effet du terme non linéaire de la masse ajoutée avecdifférentes valeurs de C ;C 11 22allant de 2 à 9 parce que la valeur 9 correspond à la valeurmaximale obtenue par la théorie de la dispersion de Tchen.Nous avons réalisé une série de simulations décrites ci après.Dans la simulation ZDM1100, on ne tient compte, dans le terme d’échange interfacial dequantité de mouvement, que des termes moyens de traînée. Dans les simulations(ZDM1211 ; ZDM1311 et ZDM1911), nous supposons que les tenseurs des contraintesturbulentes dans le gaz sont proportionnelles à celles du liquide en utilisant les relations(4.13) avec respectivement les valeurs 2, 3 et 9 pour les coefficients des termes nonlinéaires ( C ;C 11 22). On prend la valeur C = 121 pour le coefficient des composantes nondiagonales. Nous introduisons aussi dans ces trois simulations un effet de la forcemoyenne de portance et un effet de la force moyenne de masse ajoutée. La force deportance est exprimée avec un coefficient CL= 0. 25 conformément aux expériences deLance & Naciri (1992) pour une bulle dans un écoulement en rotation. Et la force demasse ajoutée est exprimée avec le coefficient CM= 0. 5 . Le tableau 4.1 récapitule lesconditions de calcul dans ces simulations. Les profils de taux de vide sont reportés sur lesfigures (4.24) à (4.27).123
Chapitre 4 : Simulation de l’hydrodynamique et du transfert de masse dans les écoulements de types zone de mélange diphasiqueTableau 4. 1 : Simulations de sensibilité de la distribution de taux de vide aux termes non linéairesissues de la masse ajoutée.SimulationsTermes non linéaires : Force deForce de MasseC11= C 22portance : CLajoutée : CMZDM1100 1 0 0ZDM1211 2 0.25 0.5ZDM1311 3 0.25 0.5ZDM1911 9 0.25 0.50.050.0450.040.0350.03exp x= 20 cmZDM1100ZDM1211ZDM1311ZDM1911α0.0250.020.0150.010.0050-0.1 -0.05 0 0.05 0.1 0.15y (m)Figure 4. 24: Profils de taux de vide dans la zone de mélange à bulles à x = 0.20 m : effet des termesnon linéaire de masse ajoutée avec force de portance. Comparaison des résultats numériques avec lesrésultats expérimentaux.0.050.0450.040.035exp x= 50 cmZDM1100ZDM1211ZDM1311ZDM19110.03α0.0250.020.0150.010.0050-0.1 -0.05 0 0.05 0.1 0.15y (m)Figure 4. 25: Profils de taux de vide dans la zone de mélange à bulles à x = 0.50 m : effet des termesnon linéaire de masse ajoutée avec force de portance. Comparaison des résultats numériques avec lesrésultats expérimentaux.124
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N° d’ordre : 2454Thèseprésent
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Annexe Chapitre 476exp x= 20 cmZDM1
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