Cisaillement d'une interface gaz-liquide en conduite et entraînement de gouttelettes

par Sylvain Boulesteix

Thèse de doctorat en Dynamique des fluides

Sous la direction de François Charru et de Patricia Ern.

Soutenue en 2010

à Toulouse 3 .

  • Titre traduit

    Shear of gas-liquid interfaces in pipes and droplets entrainment


  • Pas de résumé disponible.


  • Résumé

    Lorsqu'une couche de liquide est cisaillée par un écoulement de gaz plus rapide, des vagues de forte amplitude peuvent alors se former à l'interface et se déplacer à la surface du liquide. Si la vitesse du gaz est suffisante, on peut alors observer que de très nombreuses gouttelettes sont arrachées du sommet de ces vagues. Cette configuration se rencontre notamment dans l'industrie pétrolière, où elle est à l'origine d'une augmentation des pertes de charge dans les pipelines. Un dispositif expérimental a donc été conçu pour l'étude de ces phénomènes, dans le cas d'un écoulement eau-air dans une conduite horizontale de 5cm de diamètre. Des observations à l'aide d'une caméra rapide (6000 images/seconde) nous ont alors permis d'identifier les différents modes par lesquels les gouttes sont entraînées, et de les comparer à la littérature. Le développement de procédures complexes de traitement d'images numériques pour la détection et le suivi des gouttes nous ont également permis de mesurer les tailles, vitesses (axiales et verticales), concentrations et flux massiques des gouttes entraînées pour différentes conditions expérimentales. Une étude statistique de ces différentes quantités a ensuite été menée afin d'étudier le comportement des gouttes, notamment la manière dont elles sont transportées par le gaz environnant. Un modèle permettant de déduire la distribution des tailles de gouttes à partir de celle de leurs vitesses axiales a ainsi pu être proposé. Enfin, grâce à ces mesures, il a été montré que la perte de charge pouvait être obtenue à partir des équations-bilan de masse et de quantité de mouvement des deux phases. Diverses relations ont également été proposées, permettant de très bien prédire le gradient de pression dans notre dispositif expérimental. Bien que celles-ci soient essentiellement semi-empiriques, elles constituent un premier pas vers une modélisation plus phénoménologique du phénomène.

Consulter en bibliothèque

La version de soutenance existe sous forme papier

Informations

  • Détails : 1 vol. (239 p.)
  • Annexes : Bibliogr. p. 229-239

Où se trouve cette thèse ?

  • Bibliothèque : Université Paul Sabatier. Bibliothèque universitaire de sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 2010TOU30083
Voir dans le Sudoc, catalogue collectif des bibliothèques de l'enseignement supérieur et de la recherche.