Etude des ecoulements granulaires dans un tube vertical

Study of granular flows in a vertical pipe

• Auteur / Autrice : TARECK RAAFAT
• Direction : Jean-Pierre Hulin, HANS JOCHEN HERRMANN
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance en 1997
• Etablissement(s) : Paris 6

Résumé

Nous presentons une etude experimentale des irregularites de vitesse et de densite observees dans les ecoulements gravitaires secs dans des conduites verticales de petit diametre. Nous avons observe une tres grande diversite de configurations d'ecoulement dependant fortement du rapport entre les diametres des grains et de la conduite, du taux d'humidite et du debit massique de l'ecoulement. Nous observons trois types principaux de regimes d'ecoulement pour des taux d'humidite compris entre 40% et 65% : les taux trop faibles ou trop eleves conduisent a un blocage des ecoulements. Au debits eleves (> 10 g/s) obtenus pour une faible constriction, on trouve un ecoulement des grains en chute libre freinee par le frottement de l'air ; on observe une forte depression de l'ordre d'un dixieme de la pression atmospherique dans la partie haute du tube. Le long du tuyau on observe une remontee de la pression jusqu'a l'extremite inferieure ou la pression devient egale a la pression atmospherique. Aux debits intermediaires ( 2 a 5 g/s), on observe un regime d'ondes avec des bouchons compacts ( 60%) d'une taille de l'ordre du cm separes par des zones de chute libre de quelques cm. On observe une pression voisine de la pression atmospherique dans la partie superieure du tube et une surpression apparait dans la partie inferieure au-dessus de la zone compacte dans le bas du tube. La dynamique des ondes a ete etudiee par des diagrammes spatiotemporels. A bas debit (jusqu'a 1. 5 ou 2 g/s) l'ecoulement est compact sur toute la hauteur du tube. Pour des taux d'humidite faibles l'ecoulement compact est stationnaire et de vitesse constante, pour une hygrometrie plus elevee (52%) l'ecoulement devient intermittent. Dans ce cas, on observe des arrets et redemarrages periodiques de l'ecoulement dans la partie superieure du tube s'accompagnant de l'apparition et de la disparition d'une bulle de faible compacite dans cette zone.