Qualification globale du fractionnement d'une phase dispersée de faible viscosité en fonction des propriétés turbulentes de l'écoulement externe

par Rachid Senhaji

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de Jean-Michel Rosant.

Soutenue en 1993

à Nantes , en partenariat avec Centrale Nantes (autre partenaire) .

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Résumé

Dans les écoulements disperses de deux fluides, la taille des bulles (ou gouttes) est un paramètre important qui contrôle les propriétés associées au mélange (transferts en particulier). Une bulle peut casser suivant différents mécanismes; le fractionnement par la turbulence a constitue l'intérêt principal de cette étude au niveau expérimental et théorique. Dans ce domaine, le modèle de Hinze et Kolmogorov est souvent utilise en référence pour estimer la taille maximale des bulles. Toutefois, un écart important est constate entre les observations et les prévisions théoriques lorsque la taille des bulles est grande devant celle des grosses structures turbulentes porteuses d'énergie. Une partie du travail a consiste a étudier en soufflerie, dans un écoulement de grille, l'évolution des paramètres caractérisant la turbulence au voisinage de formes rigides et sphériques, ayant un diamètre supérieur a l'échelle des grosses structures. Les mesures (fils chauds simples et croises) portent en particulier sur les moments en deux points pour des distances de l'ordre de la grandeur de la taille de l'obstacle. Les résultats ont été analyses dans l'optique de l'application au problème du fractionnement. Une étude expérimentale du fractionnement a été réalisée dans un écoulement diphasique avec injection de bulles d'air dans un écoulement d'eau. La turbulence est générée au moyen d'une double grille oscillante. Le diamètre équivalent des bulles injectées varie entre 4 et 10 mm. Les propriétés du champ turbulent ont été qualifiées par anémométrie laser 2d et les observations, fragmentation ou non de la bulle en fonction de son diamètre, a fait l'objet d'une analyse statistique. L’interpretation des mesures concernant les essais en diphasique a été faite en utilisant les données obtenues précédemment en soufflerie et a conduit a proposer un modèle en bon accord avec nos résultats et d'autres résultats de la littérature.

Titre traduit

Breakup of low viscosity dispersed phase in relation with turbulent properties of the external flow

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