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Thèse soutenue

Etude numérique de l'évaporation instationnaire d'un nuage de gouttes multicomposants

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Auteur / Autrice : Christian Nje Nje
Direction : Alain Berlemont
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Physique
Date : Soutenance en 2000
Etablissement(s) : Rouen

Résumé

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Les comportements dus à la présence dans une goutte d'un mélange de fluides et les interactions avec les gouttes voisines sont mis en évidence grâce au développement d'un outil numérique. Une première étape dans l'élaboration du code concerne un modèle d'évaporation quasi-stationnaire d'une goutte multicomposants isolée. Il intègre les variations des propriétés physiques dans les phases liquide et gazeuse avec la température et la concentration ainsi que le chauffage et la diffusion transitoire des espèces dans la goutte. Des comparaisons avec des expériences valident le modèle pour des gouttes mono- et bi-composants. Un balayage paramétrique en terme de température ambiante, de composition des gouttes et la prise en compte des propriétés physiques a été effectué et permet une meilleure compréhension des mécanismes complexes et compétitifs mis en jeu au cours du processus d'évaporation d'une goutte isolée. L'évaporation de gouttelettes en interaction dans un nuage à l'aide d'un modèle basé sur la notion de sphère d'influence est étudiée. Deux étapes sont définies dans la résolution des équations de conservation : la première consiste a résoudre l'ensemble des équations à l'intérieur de la sphère d'influence, la seconde consiste à résoudre les équations de conservation globales du nuage. Les équations de diffusion instationnaires sont alors résolues du centre de la goutte jusqu'à la surface de la sphère d'influence. Les comparaisons des prédictions du modèle quasi-stationnaire de gouttes isolées avec celle du modèle instationnaire de gouttes dans un nuage très dilué ont permis une validation partielle de la règle du tiers. Le cas de gouttes en évaporation dans un gaz à température modérément élevée a permis de dégager les comportements généraux d'un nuage de gouttes en évaporation. L'effet de l'espacement initial des gouttes met en évidence des possibilités de saturation et d'arrêt de la vaporisation.