Etude de l'écoulement gaz-liquide dans un coude à 180° : influence de l'inclinaison du coude et du sens de l'écoulement

par Qinggen Yu

Thèse de doctorat en Mécanique et énergétique

Sous la direction de Gérard Cognet.

Soutenue en 1989

à Vandoeuvre-les-Nancy, INPL .

mots clés

• Mécanique des fluides
• Écoulement diphasique

Résumé

On a étudié l'écoulement ascendant et descendant azote-eau dans un coude à 180° positionné horizontalement, verticalement ou incliné à 45° de type « C ». Les résultats expérimentaux concernent : la carte d'écoulement, la chute de pression, le taux de vide, et le frottement pariétal, ces deux dernières quantités sont mesurées localement dans les sections situées à 0°, 15°, 45°, 90°, 135°, 165°, 180° de l'entrée du coude par une sonde optique et des sondes électrochimiques. Le diamètre intérieur et le rayon de courbure du coude sont respectivement D=44 mm et R=220 mm; les plages de mesure (1≤V1≤3m/s, 0≤VG≤1 m/s), couvrent les régimes à bulles et à poches; les essais sont effectués dans des conditions de température et de pression proches de l'ambiante. La configuration d'écoulement dépend essentiellement de la combinaison des forces centrifuge, de flottabilité, et d'inertie. La distribution de phase est décrite en détail par les courbes d'isotaux de vide, les profils du taux de vide dans le plan de symétrie, l'évolution du taux de vide maximal et moyen le long du coude etc. ; des corrélations donnant le taux de vide moyen dans chaque section et dans le coude ont été proposées, ainsi que des relations de type Lockhart-Martinelli modifiées, basées sur les données expérimentales, pour les chutes de pression dans le coude et dûe à la présence du coude. En écoulement descendant à poches, la différence entre le frottement maximal et minimal est très importante; nous avons observé qu'en écoulement à bulles, l'injection de gaz dans le coude peut réduire le frottement global. Des mesures complètes (taux de vide local, chute de pression, frottement local, régimes d'écoulement) dans des conditions étendues (coude place suivant 3 inclinaisons et 2 sens d'écoulement) nous permettent ainsi d'avoir des informations fines sur ce type d'écoulement et de mettre en évidence l'influence des différents paramètres géométriques et dynamiques

Titre traduit

Gas-liquid flow in C-Bend : influence of inclination and flow direction

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