Modélisation des transferts à l'interface d'un milieu multiphasique et de son environnement.

par Arnaud Erriguible

Thèse de doctorat en Énergétique, transferts, systèmes dispersés

Sous la direction de Michel Roques.

Soutenue en 2004

à Pau .


  • Résumé

    Cette étude se place dans le cadre général de la modélisation des transports en milieu multiphasique. Les transferts à l'interface d'un milieu multiphasique et son environnement sont généralement modélisés à l'aide de coefficients d'échange déterminés théoriquement pour des géométries et des procédés pour lesquels une couche limite laminaire s'établit. Une autre approche consiste à résoudre les équations de conservation de chaque milieu et raccorder les domaines via l'écriture appropriée des conditions limites. Un modèle général de transferts est proposé entre un milieu multiphasique, rendu continu par une méthode de changement d'échelle, et un environnement fluide. Ce modèle est appliqué au cas du milieu poreux en contact avec un gaz. Afin de résoudre le problème de transferts entre les deux milieux, une méthode de couplage entre un code de calcul pour le milieu poreux et un code de mécanique des fluides (FLUENT) pour l'environnement est mise en place. Cette méthodologie est illustrée par des simulations de séchage. Dans la simulation 2D de séchage convectif, la présence d'un bord d'attaque n'autorise pas l'utilisation des coefficients d'échange déterminés théoriquement. Localement nous n'observons pas de phase à flux constant car la conduction thermique dans le produit tient une place majeure. Pour la simulation de séchage sous vide, les conditions de pression sont telles que l'ébullition dans le milieu poreux se produit. Nous retrouvons les principaux résultats expérimentaux issus de la littérature et apportons, par le biais de la simulation, une meilleure compréhension des mécanismes mis en jeu grâce à l'analyse des flux internes et externes.


  • Résumé

    This study lays in the general framework of modelling of transport phenomena in multiphase media. Interfacial transfer between a multiphase medium and its surroundings are generally described by heat transfer coefficients which can be theoretically determined only under boundary layer hypothesis. The approach proposed in this work consists in solving equations of conservation for each medium and to link the domains via an appropriate description of boundary conditions. The multiphase medium is homogenised by using the volume averaging method. The external medium is considered to be a newtonian fluid. In a second part this general modelling is applied to the special case of a rigid porous medium in contact with a gas. In order to solve the transfer problem a coupling method between the numerical code devoted to the porous medium and the CFD one (FLUENT) is achieved. In a third part the methodology is illustrated with two cases of drying simulations. In the first one, 2D convective drying of a small wood board is presented. In this case the calculation of heat transfer coefficient with the theory of boundary layer is not allowed. We put forward the major place of thermal conduction during drying, even during the constant-rate period. The second case is devoted to vacuum drying. The pressure conditions are low enough, so that boiling occurs in the porous medium. The results obtained here, confirm the classical global behaviour described in the literature but also lead to a better understanding of the local physical phenomena, due to the coupled analysis of internal and external transport.

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Informations

  • Détails : 143 p.
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. p.135-143

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  • Bibliothèque : Ecole nationale supérieure de céramique industrielle. Bibliothèque.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 85 ERR
  • Bibliothèque : Université de Pau et des Pays de l'Adour. Service Commun de la Documentation. Section Sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : US 456914
  • Bibliothèque : Ecole des Mines d'Albi. Centre de documentation.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : P130-ERR
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