Caractérisation et modélisation du blocage de débit en écoulement dispersé à deux constituants en géométrie tridimemsionnelle

par Céline Lemaire

Thèse de doctorat en Mécanique des fluides et transferts

Sous la direction de Georges Lespinard.

Soutenue en 1999

à Grenoble INPG , en partenariat avec Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (Grenoble) (laboratoire) et de Laboratoire de thermohydraulique avancée (Grenoble ; CEA-G) (laboratoire) .

Le président du jury était Michel Giot.

Le jury était composé de Michel Lance, Hervé Lemonnier, Stéphane Minouni.

Les rapporteurs étaient Jean-Marc Hérard, Jean-Pierre Bigot.

mots clés

• Physique
• Domaines classiques de la physique (y compris les applications)
• Securite
• Surpression
• Soupape surete
• Ecoulement diphasique
• Blocage ecoulement
• Interface air eau
• Perte pression
• Etude experimentale
• Simulation numerique

Résumé

Ce travail represente une contribution a la fois numerique, physique et experimentale a l'etude des ecoulements diphasiques critiques multidimensionnels, etude qui conditionne le dimensionnement fiable des dispositifs de protection contre les surpressions. Nous avons demontre l'interet d'une validation separee de la methode numerique et du modele physique. Des solutions numeriques de reference, assimilables a des solutions quasi-analytiques, ont ete elaborees. Elles permettent de valider en espace des schemas numeriques instationnaires ayant converge en temps et constituent par la meme un indicateur de convergence en maillage. Disposant d'une solution numerique fiable, nous avons ensuite approfondi la modelisation physique. Le potentiel d'un modele d'ecoulement disperse a ete demontre. Un mecanisme de fractionnement particulier a ainsi pu etre valide grace aux donnees experimentales disponibles. Une reduction du domaine de validite accompagne alors necessairement une telle specialisation. Lors de cette etude, nous avons pu exhiber quelques comportements particuliers comme la nature pseudocritique des ecoulements possedant une relaxation interne, le caractere non essentiel des parametres critiques ou encore l'importance des pertes de pression dues aux transferts interfaciaux. L'aspect multidimensionnel a ensuite ete aborde. Une base de donnees comprenant des parametres locaux sur une geometrie simplifiee a ete constituee. L'impact de l'ecoulement sur le clapet a ainsi ete caracterise et des effets purement multidimensionnels identifies (surpression au centre de la plaque et influence de la repartition du liquide en amont). La restitution de ces comportements constituera une etape necessaire a la validation de modeles physiques multidimensionnels.

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