Contribution à l'étude de la dynamique turbulente dans les solutions diluées de polymères
par Ludovic Jourdan
Thèse de doctorat en Mécanique des fluides
Sous la direction de Jean-Pierre Guibergia.
Soutenue en 1993
à Aix-Marseille 2 , dans le cadre de Ecole doctorale de mécanique, physique & modélisation (Marseille) , en partenariat avec Université d'Aix-Marseille II. Faculté des sciences (autre partenaire) .
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Résumé
Le phenomene de reduction de frottement dans les ecoulements de solutions diluees de polymeres depend de parametres moleculaires, physico-chimiques, rheologiques et d'ecoulements. Se basant sur des criteres moleculaires, une selection de macromolecules a ete retenue puis testee en reduction de frottement dans des tubes capillaires. Le facteur crucial d'apparition de reduction de frottement est le poids moleculaire, et les performances mesurees sur les plages 0-2000 wppm en concentration, et 4000-45000 en nombre de reynolds, presentent un effet de saturation et une zone d'efficacite maximale localisee aux fortes dilutions. La comparaison entre additifs de synthese et biologiques traduit une meilleure resistance des macromolecules de synthese vis a vis de la degradation. Un polymere a ete teste en injection dans le tunnel hydrodynamique concu pour les mesures de pression. Les performances en injection sont limitees par la degradation des additifs et dependent principalement d'un effet de concentration. Les mesures de densites spectrales d'energie des fluctuations de pression parietales, realisees au moyen de capteurs montes en cavite, font apparaitre une chute importante du niveau spectral au dela de 1000 hz (8-10 db) et traduisent une decroissance des spectres en similitude avec le frottement aux hautes frequences. L'analyse statistique des proprietes convectives du champ de pression montre une augmentation de l'amplitude de l'interspectre transversal, et une diminution de l'interspectre longitudinal aux faibles valeurs du parametre de frequence. Enfin, une approche theorique permettant de rattacher la reduction de frottement a des comportements viscoelastiques non lineaires, puis de proposer une expression de la viscosite non newtonienne, a ete developpee
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Titre traduit
A study of turbulence dynamics in dilute polymer solutions
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