Recherche Avancée

Thèse soutenue

Caractérisation du mélange dans une cuve agitée par trajectographie

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Auteur / Autrice : Stephan Wittmer
Direction : Jacques Villermaux
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Génie des procédés
Date : Soutenance en 1996
Etablissement(s) : Vandoeuvre-les-Nancy, INPL
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire des sciences du génie chimique (Nancy)
Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Joël Bertrand, Jean-Noël Gence

Résumé

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Dans cette thèse, nous essayons de développer de nouveaux outils pour la caractérisation des processus de mélange et ceci dans une approche lagrangienne. L’objectif est de trouver de l'information utile contenue dans la longue trajectoire d'une particule représentant un élément de fluide d'un écoulement turbulent. Les écoulements étudiés sont ceux induits par des turbines Rushton et à Pales inclinées dans une cuve agitée de 20 litres. Un dispositif expérimental utilisant des systèmes vidéo et d'analyse d'images a été développé pour suivre une petite particule, neutre de densité, dans trois dimensions spatiales pendant 1 heure. La qualité de suivi est testée par l'étude de sa densité de présence dans la cuve. La question principale est comment les champs de turbulences de vitesse s'impriment dans des propriétés géométriques et dynamiques des trajectoires. Par exemple, elles visualisent les courants de recirculation de l'écoulement secondaire et la présence des chicanes par leurs intersections avec des surfaces fictives de sections de Poincaré. Parmi les études se trouvent des analyses spectrales de quelques séries temporelles, différentes sortes de distributions lagrangiennes de longueurs, de temps et de vitesses, leurs valeurs moyennes et relations et leur dépendance vis-à-vis de la vitesse d'agitation. Cette information lagrangienne est comparée avec les caractéristiques plus classiques utilisées dans des cuves agitées comme le temps de recirculation. Les résultats montrent des différences significatives selon le type de mobile d'agitation utilisé ce qui souligne que la méthode de suivi de particule est prometteuse pour obtenir des signatures de l'action du mobile d'agitation et de la nature du réacteur dans le mélangeage