Étude expérimentale des écoulements diphasiques en fractures verticales : ségrégation de phases et perméabilités relatives

par Bruno Sergiani

Thèse de doctorat en Mécanique des fluides

Sous la direction de Serge Bories.

Soutenue en 1998

à Toulouse, INPT .


  • Résumé

    Le travail présenté dans ce mémoire porte sur l'étude expérimentale et théorique des lois de frottement analysées en terme de perméabilités relatives pour des écoulements diphasiques eau-air horizontaux en fissure verticale où les fluides, répartis de manière finement dispersée en entrée sont susceptibles ensuite de se séparer par ségrégation gravitaire. La partie expérimentale présente le dispositif mis en œuvre à l'issue de l'étude de faisabilité d'une technique de mesures acoustiques du taux de vide local en fracture, et comprend la description des moyens et méthodes de mesure, puis les tests de qualification réalisés sur deux modèles de fissures rectangulaires lisses planes d'ouverture de 400 microns obtenues par assemblage de plaques de matériaux différents, l'une en verre et l'autre en brique. Les expérimentations sont menées pour les deux modèles, fixés d'abord horizontalement, puis montés verticalement. En fissure horizontale, les écoulements restent finement dispersés et le caractère polynomial de la loi d'évolution de la perméabilité relative gaz a été vérifié jusqu'à des petites saturations liquides. En fissure verticale, l'effet de la gravité est important et se traduit par l'existence d'une zone de ségrégation de longueurs variables avec les débits, caractérisée par des écoulements finement mélangés bidirectionnels, à l'issue de laquelle, les phases sont structurées de manière stratifiée ou selon une configuration de type poche. Dans le premier cas, les perméabilités relatives évoluent sous l'effet de la ségrégation gravitaire vers les lois linéaires. La partie théorique modélise la transition de ces paramètres connaissant les lois d'écoulements dispersés et la forme des interfaces de séparation, puis se propose la détermination de la longueur de ségrégation par la détermination d'un des deux profils de séparation obtenu par l'étude de la dynamique d'un amas dispersé colinéaire à ce profil.


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Informations

  • Détails : 231 p.
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. p. 203-207

Où se trouve cette thèse ?

  • Bibliothèque : Ecole nationale supérieure d'électrotechnique, d'électronique, d'informatique, d'hydraulique et des télécommunications. Bibliothèque centrale.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 98INPT018H/1
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