Etude des potentialités de la théorie du second gradient pour la simulation numérique directe des écoulements liquide-vapeur avec changement de phase

par Didier Jamet

Thèse de doctorat en Energétique

Sous la direction de Jean-Marc Delhaye.


  • Résumé

    L'une des principales difficultés rencontrées en simulation numérique directe des écoulements diphasiques en général et des écoulements liquide-vapeur avec changement de phase en particulier, est le suivi des interfaces. L'idée développée dans ce travail consiste à ne pas modéliser une interface liquide-vapeur comme une surface de discontinuité mais comme une zone volumique a travers laquelle les grandeurs physiques varient continument. La théorie du second gradient permet d'obtenir des équations d'évolution du fluide dans l'ensemble d'un système : phases et interfaces. Cela signifie que la résolution d'un seul système d'équations aux dérivées partielles est nécessaire pour résoudre l'ensemble du problème diphasique, les interfaces et leur évolution faisant partie de la solution de ce seul système. On montre dans ce travail qu'il est possible d'épaissir artificiellement une interface sans changer sa tension interfaciale et la chaleur latente de changement d'état. Cela signifie qu'il est possible de suivre l'ensemble des interfaces d'un système diphasique liquide-vapeur avec changement de phase sur un maillage dont la taille est imposée par la plus petite échelle de Kolmogorov des phases par exemple. L'épaississement artificiel d'une zone interfaciale s'obtient en modifiant le comportement thermodynamique du fluide a l'intérieur de la binodale. On montre que cette modification n'a pas d'influence sur la dynamique d'une interface. En revanche, on montre que bien que l'épaisseur d'une interface et sa tension interfaciale varient en fonction du flux de masse et du flux thermique conductif qui la traversent, le changement de thermodynamique nécessaire à l'épaississement d'une interface amplifie de manière importante ces variations. Cela signifie en particulier qu'il faut être prudent dans la manière de choisir l'épaississement artificiel d'une interface si l'on ne souhaite pas trop faire varier sa tension interfaciale dans des problèmes dynamiques.

  • Titre traduit

    Feasability of using the second gradient theory for the direct numerical simulation of liquid-vapor flows with phase-change


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Informations

  • Détails : 1 vol. (XII-234 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. 60 références.

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  • Cote : TH 59886
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