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

Chapitre 1: Introduction généraleconditions d’entrée, ce qui le situe à un niveau de complexité hydrodynamique inférieurpar rapport au comportement très complexe des colonnes à bulles.A notre connaissance, il n’y a pas de données expérimentales locales accessibles dans lalittérature qui décrivent simultanément, et de manière détaillée, le développement deschamps hydrodynamiques et de concentration d’un scalaire dissous dans un écoulementturbulent à bulles. La première étape de ce travail de recherche a donc consisté à réaliserde nouvelles investigations expérimentales pour décrire le transfert de masse et lemélange en relation avec la structure des champs de vitesses moyennes, fluctuantes et deschamps de présence des phases.La seconde étape de ce travail a consisté à implanter dans une version du code Melodif letransport d’un scalaire qui se dissout en phase liquide. Ce code a été initialementdéveloppé par O. Simonin, et un modèle à deux fluides pour les écoulements à bulles esttesté sur la base de Melodif à l’ENIT. Les simulations numériques des écoulementsexplorés par voie expérimentale ont été menées. Nous discuterons ces résultats ainsi queleur niveau d’adéquation aux résultats expérimentaux. Nous pourrons ainsi juger ducaractère prédictif du modèle, qui nécessite cependant d’adapter les lois de fermeture,notamment dans des situations de taux de vide élevé.Le mémoire est organisé comme suit.Au chapitre 2, une analyse bibliographique est présentée. Elle introduit tout d’abord laformulation générale des modèles Eulériens à deux fluides. Suit une discussion des lois defermeture des transferts interfaciaux de quantité de mouvement et de matière. Une revuebibliographique des modèles de turbulence pour les écoulements diphasiques à bulles estensuite proposée. Cette revue met l’accent sur le modèle de turbulence en phase liquidequi a été développé à l’ENIT et que nous utilisons dans nos simulations. Enfin, nouscommentons les rares travaux de la littérature sur le mélange d’un constituant dans unécoulement à bulles.Au chapitre 3, nous décrivons tout d’abord les moyens expérimentaux que nous avonsutilisés. Nous rapportons ensuite les résultats expérimentaux obtenus durant ce travail, etnous les discutons au vu de travaux antérieurs. Ces discussions font apparaître lesdifficultés que devront prendre en compte les modélisations.Enfin, au chapitre 4, nous présentons et discutons les simulations numériques de deux casd’écoulements contrastés. Ce chapitre permettra de préciser les avancées menées dans cetravail, ainsi que les perspectives ouvertes.4