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Simulation numérique lagrangienne et modélisation eulérienne d'écoulements diphasiques gaz-particules en canal vertical
| Auteur / Autrice : | Marc Sakiz |
| Direction : | Olivier Simonin |
| Type : | Thèse de doctorat |
| Discipline(s) : | Physique |
| Date : | Soutenance en 1999 |
| Etablissement(s) : | Marne-la-vallée, ENPC |
| Jury : | Président / Présidente : Renée Gatignol |
| Examinateurs / Examinatrices : Jean-Luc Achard, François Charru, Johannes Alfonsius Maria Kuipers | |
| Rapporteurs / Rapporteuses : Benoît Oesterlé, Lounès Tadrist |
Mots clés
Résumé
L'objectif de ce travail est d'améliorer la compréhension et la modélisation des écoulements diphasiques gaz-solide en canal vertical, à partir de simulations numériques. Deux méthodes de calcul sont utilisées : une approche lagrangienne (suivi indépendant de la trajectoire de chaque particule) et une approche eulérienne d'ordre 2 (résolution directe d'équations sur la concentration, la vitesse moyenne et les contraintes cinétiques). La mise en équations eulériennes du mouvement des particules (équations d'évolution et conditions limites) est obtenue par une méthode de type cinétique des gaz (avec prise en compte de la rotation). Les caractéristiques de la phase dispersée sont choisies de telle sorte que l'influence de la turbulence du fluide sur les particules soit négligeable, de même que celle des particules sur le fluide. Les simulations lagrangiennes sont utilisées pour analyser finement les différents mécanismes de l'écoulement : interaction fluide/particule, collisions particule/particule, rebonds contre la paroi. Les effets de la rotation, du frottement entre particules et de la portance sont aussi étudiés. Parallèlement, ces résultats de simulation servent à valider indépendamment chacune des hypothèses nécessaires à l'établissement du modèle eulérien et à évaluer exactement l'erreur qu'elles apportent. Les lois de fermeture classiques sont testées (conditions limites, traînée, collisions, dispersion des contraintes), et des modifications sont éventuellement proposées et validées. Enfin, la comparaison directe des profils obtenus par les méthodes eulérienne et lagrangienne permet de tester le modèle eulérien complet et de discuter de son domaine de validité.