Etude stéréologique de la topologie des écoulements diphasiques à haute pression

par Géraud Cubizolles

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de Michel Lance.

Soutenue en 1996

à l'Ecully, Ecole centrale de Lyon .


  • Résumé

    Dans les écoulements diphasiques l'organisation spatio-temporelle adoptée par les constituants tient une place prépondérante dans le développement de l'écoulement. Dans le cas d'écoulements en déséquilibre thermodynamique, cette caractéristique voit son rôle accru par la présence de transfert d'énergie entre phases. Le but principal de l'étude est de contribuer, dans l'optique d'une modélisation fine des mécanismes régissant les écoulements diphasiques, à la description expérimentale des phénomènes d'évolution de la structure locale d'un écoulement liquide vapeur engendré par ébullition d'un fluide caloporteur. L'installation expérimentale DEBORA, sur laquelle sont réalisées les mesures, simule, à l'aide de freon 12 circulant dans un tube de 19,2 mm de diamètre intérieur et de 3,5 m de longueur chauffante, les écoulements d'eau dans le cœur d'un réacteur à eau sous pression (R. E. P. ) en fonctionnement transitoire de classe I ou II (pression de 10 a 18 MPa, vitesse massique de 1 a 5 Mg/m²/s, flux chauffant de 0. 5 a 6 MW/m2, titre thermodynamique de -0,4 a 0,4). La première étape de l'étude a consisté a déterminer les techniques d'instrumentation adaptées à la mesure des paramètres principaux de la structure locale des écoulements diphasiques. La technique de discrimination phasique par microsonde optique s'est révélée comme la mieux adaptée aux conditions expérimentales. L'adéquation de cette technique aux conditions de mesures industrielles rencontrées sur DEBORA a été assurée par la conception et la réalisation d'un capteur spécifique. Une méthode originale de traitement des données fournies par une sonde optique est proposée. Cette méthode s'inspire de travaux menés dans le domaine de la stéréologie en étendant les potentialités des traitements classiques aux conditions réelles de l'écoulement: inhomogénéité spatiale de répartition des bulles. Elle permet, en outre, d'accéder en temps réel aux paramètres principaux de la structure locale d'un écoulement à bulles sphériques: taux de vide, diamètre caractéristique, répartition en taille. Des mesures d'évolution de ces paramètres caractéristiques ont été réalisées dans une large gamme de conditions d'écoulement et sont complétées par des mesures locales de température liquide. L'ensemble de ces résultats traite à l'aide d'un logiciel d'interpolation par splines pseudo cubiques à validation croisée, constitue une banque de données de référence. Son analyse permettra de confronter, voire, à terme, d'élaborer les modèles implantés dans les codes de calculs thermohydrauliques tridimensionnels.

  • Titre traduit

    Stereological study of two phase flows topology featuring high pressure


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Informations

  • Détails : 2 vol. (III-152, 187 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : 63 références

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