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Boulesteix, Sylvain. Cisaillement d'une interface gaz-liquide en conduite et entraînement de gouttelettes

Boulesteix, Sylvain (2010) Cisaillement d'une interface gaz-liquide en conduite et entraînement de gouttelettes.

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Résumé en francais

Lorsqu'une couche de liquide est cisaillée par un écoulement de gaz plus rapide, des vagues de forte amplitude peuvent alors se former à l'interface et se déplacer à la surface du liquide. Si la vitesse du gaz est suffisante, on peut alors observer que de très nombreuses gouttelettes sont arrachées du sommet de ces vagues. Cette configuration se rencontre notamment dans l'industrie pétrolière, où elle est à l'origine d'une augmentation des pertes de charge dans les pipelines. Un dispositif expérimental a donc été conçu pour l'étude de ces phénomènes, dans le cas d'un écoulement eau-air dans une conduite horizontale de 5cm de diamètre. Des observations à l'aide d'une caméra rapide (6000 images/seconde) nous ont alors permis d'identifier les différents modes par lesquels les gouttes sont entraînées, et de les comparer à la littérature. Le développement de procédures complexes de traitement d'images numériques pour la détection et le suivi des gouttes nous ont également permis de mesurer les tailles, vitesses (axiales et verticales), concentrations et flux massiques des gouttes entraînées pour différentes conditions expérimentales. Une étude statistique de ces différentes quantités a ensuite été menée afin d'étudier le comportement des gouttes, notamment la manière dont elles sont transportées par le gaz environnant. Un modèle permettant de déduire la distribution des tailles de gouttes à partir de celle de leurs vitesses axiales a ainsi pu être proposé. Enfin, grâce à ces mesures, il a été montré que la perte de charge pouvait être obtenue à partir des équations-bilan de masse et de quantité de mouvement des deux phases. Diverses relations ont également été proposées, permettant de très bien prédire le gradient de pression dans notre dispositif expérimental. Bien que celles-ci soient essentiellement semi-empiriques, elles constituent un premier pas vers une modélisation plus phénoménologique du phénomène.

Sous la direction du :
Directeur de thèse
Charru, François
Ern, Patricia
Ecole doctorale:Mécanique, énergétique, génie civil, procédés (MEGeP)
laboratoire/Unité de recherche :Institut de Mécanique des Fluides de Toulouse (IMFT), UMR 5502
Mots-clés libres :Interface gaz-liquide - Cisaillement - Gouttes - Traitement d'images numérique - Statistiques - Gradient de pression
Sujets :Sciences de l'ingénieur
Déposé le :04 Feb 2011 11:56