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

More documents

Recommendations

Info

Chapitre 2: Modélisation à deux fluides de l’hydrodynamique et du transfert de masse dans les écoulements à bullesChapitre 2 :Modélisation à deux fluides del’hydrodynamique et du transfert de masse dansles écoulements à bulles2.1 IntroductionLe développement de codes de calcul généraux pour les écoulements turbulents, reposantsur une approche locale, a tout de suite suscité un intérêt majeur auprès des chercheursdans les diverses disciplines concernées par les phénomènes de transfert dans cessystèmes complexes. Ces codes, destinés à décrire de manière prédictive les écoulementsturbulents, permettent dans le même temps d’accéder à des informations localesessentielles pour les phénomènes de transport et de transfert turbulents (champs de vitessemoyenne, de turbulence, de concentration etc.). Les codes de CFD ont ainsi été utiliséspar les chercheurs pour étudier différentes configurations d’écoulements gaz-liquide. Iln’en reste pas moins que la modélisation locale des écoulements multiphasiques pourl’étude des réacteurs gaz-liquide, constitue aujourd’hui une voie de progrès possible aussibien dans la compréhension des mécanismes fondamentaux que dans la construction demodèles opérationnels plus généraux. Quelques travaux reposant sur la modélisationdiphasique locale de réacteurs ont ainsi pu montrer que les approches locales peuventalimenter les modèles monodimensionnels utiles aux industriels (Cockx et al., 1997 et1999 ; Buscaglia et al., 2002).Si l’utilité de ces codes est maintenant reconnue pour la prédétermination desécoulements turbulents en présence de mélanges plus ou moins homogènes, au stadeactuel de leur développement, leur capacité à décrire l’ensemble des écoulementsdiphasiques reste bien moins évidente. Des difficultés persistent en particulier dans lessystèmes gaz-liquide industriels qui mettent en jeu des écoulements turbulents à forts tauxde vide, en présence de bulles présentant des mouvements relatifs à grands nombres deReynolds, dans des configurations très fortement agitées (réacteurs agités), ou dans lesécoulements complètements gouvernés par la gravité (colonne à bulles ou air lift) dans5
Chapitre 2: Modélisation à deux fluides de l’hydrodynamique et du transfert de masse dans les écoulements à bulleslesquels la structure même de l’écoulement dépend de la distribution des phases. Cesdifficultés concernent la modélisation de la turbulence et de son effet sur la distributiondes phases (Joshi, 2001 ; Sokolochin et al., 2004). Une grande partie du problème résidedans la formulation encore incomplète des fermetures employées pour décrire lestransferts interfaciaux.Les travaux réalisés dans le domaine des écoulements à bulles à grand nombre deReynolds du mouvement relatif ont montré que le caractère diphasique de l'écoulement,particulièrement difficile à prendre en compte, est essentiellement du à la modification dela structure de la turbulence du liquide par les interfaces. Les résultats expérimentauxdisponibles en présence de couplage inverse fort montrent le grand effet des interactionsinterfaciales sur la modification de la structure de la turbulence de la phase liquide: laprésence des bulles modifie les différents mécanismes de la turbulence (diffusion,production, dissipation et redistribution) (Lance et al., 1991 ; Roig et al., 1998 ; Serizawaet al., 1992 ; Liu & Bankoff, 1990 ; etc.). Il apparaît que ces effets ne peuvent êtrereprésentés dans des modèles au point qu’à l’aide de fermetures au second ordre de laturbulence pour prendre en compte, par des échelles appropriées, les effets interfaciauxsur les différents mécanismes et en particulier sur la redistribution de la turbulence (Lanceet al., 1991 ; Troshko & Hassan, 2001 ; Chahed et al., 2003).D’autre part, les expériences menées dans différentes configurations d’écoulements àbulles (élargissement brusque (Bel F’dhila, 1991), micro-gravité (Kamp, 1996), sillage(Roig, 1993), etc.) indiquent clairement le rôle essentiel de la turbulence de la phaseliquide dans la répartition de la phase dispersée. L’effet de la turbulence sur ladistribution des phases en écoulement à bulles est double. Il y a d’une part, les gradientsde pression qui s’imprègnent de la turbulence de la phase liquide ; il y a d’autre part lacontribution turbulente de l’échange interfacial qui fait intervenir les tenseurs decorrélations turbulentes dans le liquide et dans le gaz (Bel F’dhila & Simonin, 1992 ;Chahed et al., 2003). Le problème majeur de fermeture de la turbulence en écoulement àbulles porte donc sur la modélisation des tenseurs des contraintes turbulentes dans leliquide et dans le gaz.Une autre difficulté est liée à la méconnaissance des milieux denses qui intéressentl’industrie. Dans les écoulements diphasiques à forts taux de présence du gaz, lesinteractions hydrodynamiques sont fortes et elles ont des effets importants sur la structurede l’écoulement. Ces forts couplages entre la phase continue et la phase disperséen’autorisent pas les simplifications généralement adoptées dans les modèles eulériens àdeux fluides valables la plupart du temps pour des écoulements ensemencés en bullessphériques de faible taille et à faible taux de vide. Des travaux expérimentaux et desdéveloppements sont ainsi nécessaires pour modéliser l'effet des interactionshydrodynamiques sur le transfert interfacial, sur la turbulence et sur la distribution desphases.6
Page 1 and 2: N° d’ordre : 2454Thèseprésent
Page 3 and 4: RemerciementsLe travail présenté
Page 5: ResuméCe travail vise l’amélior
Page 8 and 9: Sommaire2.5.2 Equations de transpor
Page 10 and 11: Sommaire4.6.4 Profils de vitesse mo
Page 12 and 13: Nomenclatureu' ' ( S )Liu LjLk , in
Page 14 and 15: Chapitre 1: Introduction générale
Page 16 and 17: Chapitre 1: Introduction générale
Page 20 and 21: Chapitre 2: Modélisation à deux f
Page 68 and 69:
Chapitre 3 : Expérimentation et r
Page 70 and 71:
Page 72 and 73:
Page 74 and 75:
Page 76 and 77:
Page 78 and 79:
Page 80 and 81:
Page 82 and 83:
Page 84 and 85:
Page 86 and 87:
Page 88 and 89:
Page 90 and 91:
Page 92 and 93:
Page 94 and 95:
Page 96 and 97:
Page 98 and 99:
Page 100 and 101:
Page 102 and 103:
Page 104 and 105:
Page 106 and 107:
Page 108 and 109:
Page 110 and 111:
Page 112 and 113:
Page 114 and 115:
Chapitre 4 : Simulation de l’hydr
Page 116 and 117:
Page 118 and 119:
Page 120 and 121:
Page 122 and 123:
Page 124 and 125:
Page 126 and 127:
Page 128 and 129:
Page 130 and 131:
Page 132 and 133:
Page 134 and 135:
Page 136 and 137:
Page 138 and 139:
Page 140 and 141:
Page 142 and 143:
Page 144 and 145:
Page 146 and 147:
Page 148 and 149:
Page 150 and 151:
Page 152 and 153:
Page 154 and 155:
Page 156 and 157:
Page 158 and 159:
Page 160 and 161:
Page 162 and 163:
Page 164 and 165:
Page 166 and 167:
Chapitre 5 : Conclusion généralec
Page 168 and 169:
BibliographieBibliographieAbbas M.,
Page 170 and 171:
Bibliographiefor simulating hydrody
Page 172 and 173:
Bibliographieflows. Journal of Turb
Page 174 and 175:
BibliographieOxygen sensor manuel,
Page 176 and 177:
BibliographieVoinov O. V., 1973. Fo
Page 178 and 179:
Annexe Chapitre 2First and second o
Page 180 and 181:
Annexe Chapitre 2equation of the sc
Page 182 and 183:
Annexe Chapitre 210864u'v' v' 220-2
Page 184 and 185:
Annexe Chapitre 2We may use a simil
Page 186 and 187:
Annexe Chapitre 2Figure (5) shows,
Page 188 and 189:
Annexe Chapitre 2[3] K. Abe, T. Kon
Page 190 and 191:
Annexe Chapitre 3xgy sh 1 h 2z1 2-b
Page 192 and 193:
Annexe Chapitre 3Résultats expéri
Page 194 and 195:
Annexe Chapitre 3Dans le liquide2.
Page 196 and 197:
Page 198 and 199:
Page 200 and 201:
Page 202 and 203:
Annexe Chapitre 3Résultats expéri
Page 204 and 205:
Page 206 and 207:
Page 208 and 209:
Page 210 and 211:
Annexe Chapitre 4ANNEXE CHAPITRE 4S
Page 212:
Annexe Chapitre 476exp x= 20 cmZDM1
show all

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

You also want an ePaper? Increase the reach of your titles

Delete template?

Save as template?