Analyse expérimentale et modélisation du transfert de matière et du ...

Chapitre 4 : Simulation de l’hydrodynamique et du transfert de masse dans les écoulements de types zone de mélange diphasiquedans la modélisation du flux turbulent du scalaire de la variation du nombre de Schmidtturbulent.4.6 Ecoulement de zone de mélange diphasique àfort taux de videL’application du code Melodif à l’écoulement de zone de mélange diphasique à faibletaux de vide (zdm1) a permis de préciser certains aspects des interactions interfaciales etleurs effets sur l’hydrodynamique de l’écoulement diphasique, sur la turbulence, sur ladistribution des phases et sur le transfert de masse. A fort taux de vide, les interactionshydrodynamiques entre bulles deviennent importantes et modifient profondément lastructure de l’écoulement à bulles. Rappelons que plusieurs travaux de modélisation onttenté d’exprimer le coefficient de traînée des bulles en fonction du taux de vide pourrendre compte de la diminution de la vitesse relative observée dans les écoulementsdenses (Zuber & Ishii, 1979 ; Chahed et al., 2004).Nous présentons dans cette section les simulations relatives à l’expérience de couche demélange à fort taux de vide. On teste notamment divers modèles du coefficient de traînéequi prennent en compte les fortes interactions hydrodynamiques qui caractérisent cetécoulement et nous commentons les résultats en les comparant aux donnéesexpérimentales.4.6.1 Conditions de calculsRappelons que l’expérience de la zone de mélange diphasique zdm2 a consisté à injecterun fort taux de vide d’oxygène de l’ordre de 11% du côté de forte vitesse, et quel’écoulement monophasique est alors du côté faible vitesse.De même que dans les simulations de la zone de mélange à faible taux de vide, nousavons commencé le calcul à partir de la première section où nous avons réalisé desmesures, c'est-à-dire en x = 10 cm. Les conditions dans la section d’entrée de vitessemoyenne du liquide et de taux de vide sont également interpolées suivant le maillageutilisé à partir des données expérimentales en x = 10 cm à partir du début de la zone demélange (figure 4.41). La vitesse relative dans cet écoulement est interpolée suivant lemaillage à partir du profil mesuré à la section x = 10 cm. Dans ces simulations, lediamètre moyen de bulles est choisi égal à d B= 2. 3mmconformément aux résultatsexpérimentaux présentés dans le chapitre 3 (cf. figure 3.29).137