Évolution de longueurs de bouchons en écoulement intermittent horizontal

par Philippe Grenier

Thèse de doctorat en Mécanique des fluides

Sous la direction de Jean Fabre.

Soutenue en 1997

à Toulouse, INPT .


  • Résumé

    L'ecoulement diphasique intermittent est compose de poches de gaz, separees par des bouchons qui transportent la plus grande part du liquide. Alors que les grandeurs globales telles que la perte de charge ou le taux de liquide peuvent etre predites et calculees de maniere satisfaisante, la structure detaillee de l'ecoulement reste quant a elle insuffisamment decrite, et ses mecanismes d'evolution insuffisamment compris. La premiere partie de cette etude a consiste a affiner la description de la structure de l'ecoulement. Les experiences realisees sur une boucle horizontale de grande longueur ont ete orientees vers la mesure des longueurs de poches et de bouchons. La sensibilite aux conditions de formation a ete abordee en modifiant le systeme d'injection des fluides. La sensibilite aux conditions de debits se manifeste par l'apparition d'une transition. En deca d'un nombre de froude critique de l'ordre de trois, la longueur moyenne des bouchons decroit avec le nombre de froude. Au dela, elle reste constante et est egale a une vingtaine de diametres. On a observe la coincidence entre cette transition et celle qui affecte la forme du culot de poche. L'evolution longitudinale de la structure de l'ecoulement obeit a la meme transition. Pour les plus grands nombres de froude, la longueur moyenne des bouchons evolue peu, tandis que la dispersion des longueurs diminue significativement avec la position. Le calibrage disparait dans un ecoulement a petit nombre de froude. Dans une seconde partie, on presente les equations d'un modele de suivi de bouchons. Les equations de conservation sont integrees sur chaque poche et chaque bouchon. Elles conduisent a un modele lagrangien ou les inconnues principales sont les longueurs. Il s'agit alors de calculer les trajectoires de chaque objet. Si les effets de rattrapage entre poches ne sont pas consideres, la solution du systeme d'equations est analytique. On peut alors ecrire une equation de conservation pour la densite de probabilite des longueurs. Elle montre que la detente du gaz induit une diminution de la longueur moyenne et de la dispersion des longueurs de bouchons. La coalescence se produit lorsque les poches ne se deplacent pas a la meme vitesse. La diminution du nombre de bouchons provoque une augmentation de la moyenne et de l'ecart type des longueurs.


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Informations

  • Détails : 194 p.
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. p. 187-189

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  • Bibliothèque : École nationale supérieure d'électrotechnique, d'électronique, d'informatique, d'hydraulique et des télécommunications. Bibliothèque.
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  • Cote : 97INPT036H/1

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