Étude de la destratification d'une interface épaisse en convection naturelle double-diffusive : application aux cuves de stockage de GNL

par Olivier Gorieu

Thèse de doctorat en Sciences et techniques

Sous la direction de Hassan Peerhossaini.

Soutenue en 1999

à Nantes .

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Résumé

Lorsque le reservoir de stockage est complete par du gaz naturel liquefie provenant d'un methanier, la difference de masse volumique avec le gnl initialement stocke peut creer une stratification verticale stable. Plusieurs auteurs ont montre que son evolution est lie aux transferts de masse et de chaleur a travers la zone interfaciale situee entre les deux couches. Dans la premiere partie, la convection double-diffusive explique le comportement d'un milieu stratifie chauffe lateralement et le comportement d'une interface diffusive. Les phenomenes de penetration a la paroi et d'entrainement sont introduits afin d'estimer l'influence de la convection naturelle sur le comportement du milieu stratifie. Dans la deuxieme partie, l'etude des stockages de gnl a mis en evidence un manque de comprehension sur le comportement des interfaces epaisses pendant la destratification. Dans la troisieme partie, le dispositif experimental, utilisant du freon et comprenant une cuve cylindrique transparente, a ete developpe pour etudier des interfaces epaisses. Dans la quatrieme partie, la synthese des 22 stratifications permet de caracteriser les mecanismes qui font evoluer l'interface epaisse vers une interface fine avant le melange. Dans la cinquieme partie, des simulations numeriques avec le code estet, en 2d-3 plans laminaire, ont mis en evidence la difficulte de reproduire quantitativement les resultats experimentaux. Dans la sixieme partie, des modeles de comportement sont proposes pour modeliser les phenomenes physiques tels que le developpement d'intrusions convectives, le phenomene de penetration a la paroi ou encore l'entrainement de part et d'autre de l'interface epaisse. Enfin, dans la septieme partie, la synthese compare les resultats experimentaux a des etudes anterieures et les perspectives de ce travail sont presentees.

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