Recherche Avancée

Thèse soutenue

Instabilités d'interfaces dans un écoulement gaz-liquide à contre courant

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Auteur / Autrice : Niass Tijani
Direction : Boujemaâ Izrar
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Mécanique et énergétique
Date : Soutenance en 1996
Etablissement(s) : Vandoeuvre-les-Nancy, INPL
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire d'énergétique et de mécanique théorique et appliquée (Nancy)
Jury : Président / Présidente : Jean-Marc Delhaye
Rapporteurs / Rapporteuses : Patrick Le Quéré

Résumé

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Cette thèse porte sur l'étude de l'écoulement d'un film liquide mince tombant sous l'effet de la gravité, et soumis ou non à un contre-courant de gaz, dans une conduite cylindrique verticale. Un des objectifs principaux est la caractérisation de la forme de la surface de ce film. Pour aboutir aux équations de cette surface, nous utilisons une technique de réduction du nombre des variables et des équations du problème formulé à partir du système des équations de Navier-Stokes et des conditions aux limites. Le modèle qui en découle constitue une généralisation de la plupart des modèles existant dans la littérature et montre que la structure ultime de la surface est une compétition entre les effets de la gravité, de la tension superficielle et du frottement interfacial. L’analyse de la solution de base nous a permis de caractériser la transition du film descendant au film ascendant, qui pourrait en résulter par une variation de débit de l'une quelconque des deux phases. L’étude linéaire de la stabilité confirme les travaux effectués sur le film plan et complète ces derniers grâce à l'analyse des instabilités convectives. La dérivation asymptotique de l'équation de l'amplitude montre que cette dernière est une équation de Schrödinger non linéaire avec un potentiel cubique. Une résolution numérique des équations du modèle nous a permis de caractériser l'évolution des amplitudes des modes instables et de leurs harmoniques. Les comparaisons entre les amplitudes des vagues et leurs célérités, avec les prédictions de la théorie linéaire sont très satisfaisantes. La simulation numérique directe par la méthode des éléments finis a permis de conforter les prédictions de la théorie linéaire. L’analyse des spectres montre un comportement plus complexe des amplitudes par rapport aux solutions de la méthode intégrale. La détermination de la forme locale du champ des vitesses pour un nombre de Reynolds inferieur à 500, constitue un résultat remarquable