Modélisation numérique d'écoulements diphasiques à bulles dans des réacteurs chimiques

par Baotuan Huang

Thèse de doctorat en Sciences. Mécanique

Sous la direction de Bernard Gay.

Soutenue en 1989

à Lyon 1 .

Le jury était composé de Bernard Gay.

mots clés

• Écoulement diphasique -- Modèles mathématiques
• Bulles -- Dynamique
• Turbulence

Résumé

Une methode numerique de volumes finis a elements quadrilateres quelconques a ete mise au point pour resoudre le systeme des equations moyennees (modele a deux fluides) decrivant un ecoulement a bulles eau-air. Elle permet de traiter des configurations bidimensionnelles ou axisymetriques, en regime instationnaire. En outre, une methode permettant de calculer numeriquement la distribution du temps de sejour d'un reacteur chimique sera presentee. Les phenomenes turbulents sont modelises par un modele capable de decrire simultanement des turbulences intrinseques et des pseudo-turbulences. Les effets de coalescence et de fragmentation des bulles sont predits a partir d'une equation de relaxation proposee par cook et harlow. Differentes lois de fermeture concernant les termes de trainee, de masse ajoutee, de portance et de desequilibre en pression seront presentees. Le schema numerique utilise est semi-implicite semblable au schema de iced-ale. Le calcul sur un pas de temps se deroule en deux etapes essentielles. La premiere consiste a resoudre les equations du mouvement par une procedure lagrangienne, la seconde a replacer les nuds a leur emplacement initial a partir des bilans par maille de toutes les quantites calculees. On presentera des resultats numeriques et des comparaisons d'une part sur des ecoulements modeles monophasiques et diphasiques (cavite regularisee, ecoulement a marche, canal obstrue, etc. ), d'autre part sur un reacteur chimique industriel a geometrie complexe

Titre traduit

Numerical modeling of two-phase bubbly flow in the chemical reactor

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