Étude dynamique et thermique de suspensions solides-liquides non newtoniennes en conduite

par Frédéric Hoareau

Thèse de doctorat en Mécanique et énergétique

Sous la direction de Michel Lebouché.

Soutenue en 1996

à Nancy 1 .


  • Résumé

    Dans le cadre d'un projet européen F. L. A. I. R. , l'étude du LEMTA-CNRS a porté sur un mélange de sphères dans des liquides newtoniens et non newtoniens de viscosités ou consistances variables. La géométrie d'écoulement se divise en un tube simple suivi d'une succession de convergents-élargissements brusques destines à brasser le fluide. Un élément chauffant en cuivre, identique à la géométrie, a permis de déterminer les coefficients d'échange liquide-sphère et les lois de transfert de chaleur paroi-mélange. Un film vidéo a été réalisé pour suivre le comportement des sphères baignant dans différentes concentrations non newtoniennes coulant dans le tube et la géométrie. Il montre l'accumulation de débris solides en aval de l'élargissement brusque pouvant conduire à l'encrassement dans le cas de fortes concentrations de sphères. Le second résultat montre l'apparition précoce de la turbulence dans la géométrie, à des nombres de Reynolds faibles (Re=200). Pour le tube, l'introduction de sphères accroit la perte de charge et renforce le caractère non newtonien du mélange. Une première campagne de mesure par vélocimétrie laser a donné le champ de vitesse dans la géométrie complexe. Une deuxième campagne mettant en œuvre la technique électrochimique, a permis l'identification des régimes d'écoulement diphasiques. Dans la géométrie, le gradient de vitesse pariétal est nettement accru pour les mélanges liquides non newtoniens-sphères. De même, on constate un accroissement du taux de fluctuation du gradient pariétal de vitesse. Les différentes solutions non-newtoniennes étudiées ont montré une étroite dépendance du gradient pariétal de vitesse avec les interactions particule-liquide, la viscosité du liquide suspendant limitant les propriétés diffusionnelles des sphères. Ceci a été confirmé par l'étude thermique.

  • Titre traduit

    Dynamical and thermical study of solid- non newtonian liquid multiphase flow


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Informations

  • Détails : 1 vol. (309 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : 103 références

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