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