Dispositif hyperfrequence pour mesure de densite en ecoulement diphasique transitoire

par Philippe Fauquet

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de Jacques Leblond.

Soutenue en 1991

à Paris 6 .

    mots clés mots clés


  • Résumé

    L'objet de la these est la conception d'un dispositif hyperfrequence pour la mesure de la densite d'un ecoulement diphasique transitoire. Il doit pouvoir etre utilise pour caracteriser les ecoulements cryogeniques dans les injecteurs des moteurs de lanceurs spatiaux. La methode experimentale est basee sur la mesure de la frequence de resonance d'une cavite hyperfrequence traversee axialement par le fluide etudie ce qui nous permet de connaitre l'evolution de la densite moyenne et du debit total en sortie d'injecteur. Cette methode a ete testee sur des echantillons solides pour lesquels nous avons verifie la fraction volumique des differents constituants, ainsi que sur des ecoulements fluides diphasiques bien definis (ecoulements a bulles, obtenus en generant des bulles d'air en bas d'une colonne verticale du cyclohexane au repos avec differents debits de gaz). Pour relier la frequence de resonance a la densite moyenne du milieu, nous avons introduit une permittivite dielectrique effective #e#f#f, definie comme etant la permittivite dielectrique d'un milieu homogene equivalent. Si la relation entre la frequence de resonance et #e#f#f est simple, la relation entre #e#f#f et la fraction volumique, doit prendre en consideration la configuration spatiale du milieu diphasique; pour une meme fraction volumique, #e#f#f dependant de la maniere dont sont reparties les phases dans le volume de mesure. En etudiant des configurations a periodicites radiales et axiales, nous avons montre qu'en absence de periodicite radiale, il existait une relation simple entre #e#f#f et fraction volumique, quasi independante de la configuration de phases. Ainsi, une relation entre frequence de resonance et fraction volumique, a pu etre etablie, en principe valable pour tout type d'ecoulements autres que annulaire. La mesure de densite moyenne, associee a une mesure de force d'impact du jet de sortie, a permis de mesurer les debits en regime transitoire. Cette methode a ete testee sur un banc delivrant de l'azote liquide diphasique. Apres avoir ete validee, cette methode de densite moyenne et de debit massique, a ete exploitee pour suivre l'evolution dans le temps, de la densite et du debit dans un injecteur durant les 300 ms qui suivent l'ouverture de la vanne d'alimentation en azote liquide. Certains resultats ont ete compares aux previsions d'un code de simulation d'ecoulement en cours d'etude a la sep. L'analyse des resultats a permis de degager les differentes phases de l'invasion de l'injecteur par le fluide cryogenique: ont ete abordes notamment les problemes relatifs au glissement dans les ecoulements diphasiques, aux echanges thermiques en transition, aux regimes critiques. Le dispositif etudie a servi de base a la construction d'un prototype construit pour equiper les bancs d'essais en hydrogene liquide au ceng


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  • Annexes : 40 REF

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  • Bibliothèque : Université Pierre et Marie Curie. Bibliothèque Universitaire Pierre et Marie Curie. Section Biologie-Chimie-Physique Recherche.
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  • Bibliothèque : Centre Technique du Livre de l'Enseignement supérieur (Marne-la-Vallée, Seine-et-Marne).
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : PMC RT P6 1991
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