Simulation numérique de l'agitation d'un fluide viscoplastique dans une cuve cylindrique

par Frédéric Savreux

Thèse de doctorat en Mécanique des fluides et transferts

Sous la direction de Albert Magnin.

Soutenue en 2004

à Grenoble INPG .

mots clés

Résumé

Dans cette etude, les fluides viscoplastiques sont agites mecaniquement dans une cuve cylindrique munie d'une pale de type ancre. La conception et le choix d'un systeme d'agitation sont souvent empiriques ou bases sur le savoir-faire. Les travaux numeriques presentes ici apportent des resultats novateurs, des connaissances sur des problemes de base de la mecanique des fluides et une demarche originale pour l'amelioration d'un systeme d'agitation dans le cas des fluides viscoplastiques. Pour tous les cas consideres, les effets de la plasticite avec une inertie negligeable sont tout d'abord examines de maniere systematique. L'effet de l'inertie est ensuite determine. Dans un premier temps, les champs cinematiques et les contraintes associees concernant l'ecoulement a point d'arret autour d'une plaque plane ont ete caracterises de maniere locale et precise. Ainsi, les zones d'influence de la plaque ainsi que la force de trainee ont ete determinees en fonction de l'inertie et de la plasticite. Dans un second temps, une etude bidimensionnelle sur une situation de reference a mis en evidence les phenomenes les plus caracteristiques concernant l'hydrodynamique fine a l'interieur du reservoir et autour des pales. Ensuite, plusieurs nouvelles configurations pertinentes de systeme d'agitation, deduites des resultats precedents, ont ete analysees. Un suivi de particules a l'interieur du reservoir, mene de façon numerique, a permis d'evaluer qualitativement et quantitativement la qualite de l'agitation. Enfin, grace a une etude tridimensionnelle, nous avons propose une geometrie optimisant la taille des zones rigides et la consommation de puissance.

Titre traduit

Numerical simulation of viscoplastic fluids in an agitated cylindrical vessel

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