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Dissertations / Theses on the topic 'Combustion en milieu diphasique'
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Tardiveau, Pierre. "Contribution à l'étude du déclenchement de la combustion par décharge électrique en milieu diphasique." Paris 6, 2002. http://www.theses.fr/2002PA066472.
Full textAbstract:
Cette étude tente de comprendre les mécanismes de déclenchement de la combustion d'un mélange d'air et de carburant à partir d'une décharge électrique en géométrie inhomogène de type pointe-plan. Les paramètres pris en compte sont d'une part la pression et d'autre part la nature diphasique du mélange. Dans une première partie, nous montrons que l'augmentation de la pression modifie le développement de la décharge en confinant la chaleur au cœur du filament. A pression atmosphérique, il est nécessaire de transiter du streamer vers l'arc pour obtenir un plasma réactif propice à l'allumage. A pression élevée, ce plasma thermique peut être obtenu beaucoup plus rapidement pendant la propagation de la décharge dans l'intervalle. Dans une deuxième partie, une étude expérimentale sur des maillages isolants et des simulations tridimensionnelles de distribution spatiale du champ électrique permettent de mettre en évidence les interactions électrostatiques d'une décharge électrique et d'un brouillard de gouttelettes isolantes. Les effets des hétérogénéités du mélange sur la décharge sont précisés dans une troisième partie par l'analyse électro-optique du développement spatio-temporel d'une décharge électrique de type streamer en présence d'un jet de gouttelettes liquides isolantes. La mise en place d'un dispositif synchronisé de caméras ultra-rapides à balayage et d'une technique de découplage spatio-temporel des courants permet de confirmer les effets observés dans la deuxième partie, à savoir une augmentation des tensions seuil de streamer et une diminution de la tension d'arc en présence de gouttelettes, et de caractériser précisément l'augmentation des vitesses de propagation de la décharge et l'effet de guidage sur son développement spatial dans les mêmes conditions. Les gouttelettes de carburant peuvent être considérées comme des réservoirs d'énergie et d'électrons germes favorisant la propagation de la décharge, le passage à l'arc et le déclenchement de la combustionThis study is an attempt to understand the mechanisms involved in the release of the combustion of an air-fuel mixture by means of an electrical discharge in a non-uniform geometry like a point-to-plane gap. The parameters taken into account are the pressure and the two-phase nature of the mixture. In a first part, it is shown that the increase of pressure modifies the discharge development, confining the heat in the core of the filament. At atmospheric pressure, it is necessary to pass from the streamer to the spark in order to obtain a reactive plasma favorable to combustion triggering. When pressure is higher, this thermal plasma can be reached much more quickly during the propagation of the discharge into the interval. In a second part, an experimental study on isolating meshes and three-dimensional simulations of electrical field space distributions reveal the electrostatic interactions between an electrical discharge and a cloud of isolating droplets. The effects of the mixture heterogeneities on the discharge can be specified in a third part by the electro-optical analysis of the space-time development of a streamer discharge in the presence of a jet of isolating liquid drops. Using a synchronised set-up with ultra-fast cameras (streak and frame) and a space-time decoupling technique of the current impulses, the effects observed in the second part can be confirmed: The increase of the streamer threshold voltages, the reduction of the spark critical voltages, a guiding effect on the spatial advancement of the discharge and an increase of its propagation velocity. The fuel droplets can be considered as local energy sources, providing primary electrons promoting the discharge propagation, the transition towards the spark and the combustion triggering
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Nassouri, Mouhannad. "Caractérisation expérimentale de la propagation d’une flamme laminaire dans un milieu diphasique (brouillard) à haute pression et en microgravité." Thesis, Orléans, 2014. http://www.theses.fr/2014ORLE2033/document.
Full textAbstract:
L’objectif de ce travail est d’approfondir les connaissances sur les phénomènes mis en jeu lors de la combustion de carburant liquide dispersé sous forme d’aérosol. De nombreux propulseurs (moteurs de fusée, turbines à gaz, moteurs à combustion interne..) reposent sur la combustion de combustibles initialement sous forme liquide. Or, la combustion diphasique est un phénomène très complexe faisant intervenir de nombreux processus: atomisation, interaction entre gouttelettes, vaporisation, écoulement diphasique, cinétique chimique, propagation de flamme. Tous ces phénomènes étant couplés, une description complète est seulement possible par le biais de simulations numériques ; mais les investigations expérimentales sont nécessaires pour fournir des données aussi quantitatives que possible dans des configurations simples afin de proposer ou de confirmer des modèles prenant en compte ces couplages. Ainsi, des études théoriques, expérimentales et numériques, doivent être menées en parallèle pour accroître les connaissances dans le domaine de la combustion diphasique et améliorer le fonctionnement des applications actuelles. Ce travail a été initié dans le cadre du Groupement de Recherche « Micropesanteur Fondamentale et Appliquée » du CNRS et du CNES, en 2008. Il est la suite des précédents travaux sur la vaporisation et la combustion des gouttes en microgravité conduites à ICARE et soutenus par le CNES durant de longues années. Cette nouvelle étude a essentiellement porté sur la détermination expérimentale des vitesses de propagation des flammes dans un aérosol (ou brouillard). Elle s’est appuyée sur l'utilisation d’une chambre de combustion haute pression développée à ICARE. Les expériences ont été principalement conduites sous des conditions de gravité réduite, pour éviter les problèmes de sédimentation de la phase dispersée. Cet appareillage a été conçu et élaboré pour être utilisé à bord de l’Airbus A300-0g du CNESSpray and aerosol cloud combustion accounts for 25% of the world’s energy use, and yet it remains poorly understood from both a fundamental and a practical perspective. Realistic sprays have a liquid breakup region, a dispersed multiphase flow, turbulent mixing processes, and various levels of flame interactions through the spray. Idealization of spray configurations in a quiescent environment (the starting point for models) has been impossible in 1 g due to the settling of large droplets and the buoyant pluming of post combustion gases. Testing in microgravity conditions relates to the possibility of creating aerosols without sedimentation effects. This research was to determine experimentally the flame propagation velocity in aerosols. First, the size of droplets in the aerosol was characterized using a laser diffraction particle size analyzer “Sympatec-HELOS”, and using ethanol as fuel. Second, high-Pressure combustion studies were performed using a high-Pressure combustion chamber (max pressure 12 MPa). These pieces of equipment were designed to be used in microgravity while aboard the Airbus A300-0g of the CNES. After ground tests, five parabolic flight campaigns were conducted. A systematic comparative analysis for identical initial conditions in both normal and reduced gravity was performed. The effects of initial temperature and pressure on the droplet diameter distribution of the aerosol, the effects of gravity on the flame behavior for both vapor-Air and droplet-Vapor-Air mixtures, and the effect of drops size on the flame speed and structure were all studied
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Tafforin, Anne-Gaëlle. "Modélisation des transferts radiatifs en milieu diphasique, émissif, absorbant et multidiffusant : application aux particules de suies formées dans les flammes laminaires." Rouen, 2001. http://www.theses.fr/2001ROUES004.
Full textAbstract:
Pour des milieux en combustion, les plus importantes sources de rayonnement thermique sont les particules présentes dans les flammes. Le but de ce travail consiste à créer un outil numérique permettant de qualifier et de quantifier les transferts radiatifs dans un tel milieu, c'est-à-dire dans un milieu diphasique comprenant des particules et des gaz émissifs et absorbants, en prenant en compte la diffusion multiple par les particules. Deux codes de calcul ont été élaborés : le premier basé sur une méthode 4-flux multicouche qui permet de modéliser les transferts radiatifs d'un milieu diphasique monodimensionnel, et le second basé sur une méthode statistique de Monte Carlo qui permet de calculer les transferts radiatifs dans un milieu diphasique de géometrie tridimensionnelle quelconque. Les études réalisées en combustion (code run-1dl) et en spectroscopie (méthode de Li) ont permis de caractériser correctement une flamme non-prémélangée laminaire à contre-courant, qui a servi de cas d'application aux deux codes élaborés. La flamme choisie était trop peu fuligineuse pour que la présence des particules ait un impact conséquent sur les transferts radiatifs. Cependant, grâce aux essais réalisés, nous avons vérifié numériquement le phénomène empirique bien connu des systèmes en combustion : la présence des particules modifie fortement les transferts d'énergie vers le milieu extérieur. Suivant leur densité, les particules peuvent, cas extrême, bloquer les transferts radiatifs jusqu'à éteindre la flamme. Une des conclusions importantes de ce travail est que les critères généralement appliqués aux milieux chargés en particules (Albedo, épaisseur optique) ne permettent pas de supposer du comportement radiatif du milieu. Ce résultat souligne que la multidiffusion est un phénomène prépondérant pour les transferts d'énergie dans une flamme.
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Lemaire, Alix. "Etude de l'interaction flamme-tourbillon en milieu gazeux et diphasique : caractérisation de l'extinction sous influence d'un écoulement tourbillonnaire." Châtenay-Malabry, Ecole centrale de Paris, 2003. http://www.theses.fr/2003ECAP0941.
Full textAbstract:
L'objectif de cette étude est d'accéder à une meilleure compréhension de l'interaction entre un front de flamme, un écoulement tourbillonnaire et une phase liquide dispersée. Ainsi, lors de l'interaction, différents diagnostics ont été appliqués simultanément pour l'obtention d'informations sur la physique des processus. La structure de la flamme est visualisée et analysée par fluorescence induite par laser des radicaux OH et CH, l'écoulement tourbillonnaire est caractérisé grâce à une méthode de vélocimétrie par images de particules. Différents régimes d'interaction ont pu être séparés selon les caractéristiques de la flamme, du tourbillon et du brouillard. En outre, l'analyse des limites d'extinction a montré leur forte dépendance au temps caractéristique de l'instationnarité.
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Demoulin, François-Xavier. "Contribution à la modélisation de la combustion turbulente des milieux à deux phases." Phd thesis, Université de Provence - Aix-Marseille I, 1999. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00011687.
Full textAbstract:
Le sujet de cette thèse est la modélisation de la combustion turbulente en milieu diphasique telle qu'elle a lieu par exemple dans les moteurs Diesel. Certaines expériences notamment celles présentées dans cette thèse suggèrent que quand le combustible nécessaire à la combustion est sous forme d'un nuage de gouttes, les fluctuations en particulier de richesse dans le milieu gazeux sont plus fortes. Cela doit être pris en compte dans la modélisation et pourrait être dû à la présence des gouttes. Celles-ci en s'évaporant, jouent le rôle de sources de combustible ponctuelles, aléatoirement réparties dans l'espace, ce qui crée plus de fluctuations à l'échelle de l'espace intergoutte. Ces fluctuations supplémentaires sont prises en compte ici par un groupe de termes lié à l'évaporation, dans l'équation de la variance de la variable de mélange, qui sont fermés en considérant les équations locales d'un milieu diphasique. L'importance d'une nouvelle variable décrivant l'état du mélange à la surface des gouttes au moment de l'évaporation d'une particule fluide a été montrée. Une équation fermée a été écrite pour cette variable. Ces deux nouvelles caractéristiques permettent de mieux décrire l'état du mélange. Pour représenter la combustion nous avons d'abord utilisé un modèle qui suppose que la chimie est infiniment rapide. L'état du milieu thermochimique est alors complètement dépendant de l'évaporation et du mélange sans influence de la cinétique chimique. Le modèle MIL de Gonzalez et Borghi est ensuite utilisé pour prendre en compte certains effets chimiques. Il suppose que la chimie est infiniment brusque, c'est-à-dire à température d'activation très élevée. Ces deux modèles ont été testés pour deux configurations expérimentales, une flamme de type jet et une bombe simulant la combustion dans les moteurs Diesel. Les taux de fluctuation trouvés lors de ces simulations sont assez élevés et mettent en avant la nécessité de bien estimer la dissipation des fluctuations scalaires. Les résultats trouvées en utilisant ces modèles sont comparables à ceux mesurés, notamment dans le cas de la bombe de type Diesel, le modèle MIL permet de retrouver un temps d'auto-allumage et une longueur de la flamme réaliste.
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Baricault, Nicolas. "Modélisation de la combustion des sprays par une approche de type RANS/PDF calculée : Prise en compte de l'intermittence aux petites échelles." Rouen, 2005. http://www.theses.fr/2005ROUES039.
Full textAbstract:
Ce travail de thèse est consacré à la modélisation de la combustion des sprays par une approche de type RANS/PDF calculée. L'accent est mis sur la prise en compte de l'intermittence aux petites échelles dans le phénomène de mélange turbulent. Pour le cas du mélange en présence de gouttes de vaporisant, le modèle de micro-mélange de Sabel'nikov & Gorokhovski a été étendu. L'application de ce modèle est faite dans le cadre d'un couplage entre un code de calcul numérique RANS (KIVA II) et une autre méthode de type PDF calculée. Deux types de problèmes sont considérés : (i) la modélisation de l'auto-allumage et de la formation des suies dans un spray turbulent de type Diesel ; (ii) la modélisation d'une flamme libre de méthanol avec un coflow d'air. Dans le premier cas, la PDF jointe des scalaires est modélisée par les particules stochastiques avec la chimie globale (modèle d'auto-allumage de type Shell ; modèle de formation des suies de Borghi & Gorokhovski). Cette modélisation permet de calculer le taux turbulent des réactions chimiques de façon exacte. L'approche réalisée permet de modéliser l'auto-allumage et la formation des suies de façon plus réaliste par rapport à l'approche standard : le temps de l'auto-allumage et les fluctuations de température sont prédits plus proche de l'expérience ; les distributions de suies correspondent également mieux aux mesures ; les champs de scalaires calculés possèdent une structure avec des îlots. Pour le deuxième problème, une méthode de fractionnement de l'équation PDF jointe est proposée. Notamment, les termes de transport de cette équation ainsi que le mélange dans l'espace des phases sont résolus par la méthode de type différences finies alors que la chimie est modélisée en utilisant la méthode de type Monte-Carlo pour les particules stochastiques. Cela permet l'égalité entre la moyenne RANS et celle de la PDF et la réduction considérable du temps de calcul. L'influence de la vitesse du coflow sur la structure de la flamme est étudiée et comparée à l'expérienceThis work of thesis is devoted to the modeling of the combustion of the sprays by an approach of the type RANS/calculated PDF. The stress is laid on the taking into account of the intermittency at the small scales in the phenomenon of turbulent mixture. For the case of the mixture in the presence of vaporizing drops, the model of micro-mixing by Sabel'nikov & Gorokhovski was extended. The application of this model is made within the framework of a coupling between a numerical computer code RANS (KIVA II) and a calculated method of the type PDF. Two types of problems are considered : (i) the modeling of the auto-ignition and the formation of soot in a turbulent spray of Diesel type; (ii) the modeling of a free methanol flame with a coflow of air. In the first case, the joint PDF of the scalars is modeled by the stochastic particles with global chemistry (model of auto-ignition of the Shell type; model of formation of soot by Borghi & Gorokhovski). This modeling makes it possible to calculate the turbulent rate of the chemical reactions in an exact way. The approach carried out makes it possible to model the auto-ignition and the formation of soot in a more realistic way compared to the standard approach: the time of auto-ignition and the fluctuations of temperature are predicted nearer to the experiment; the distributions of soot correspond also better to measurements; the fields of calculated scalars have a structure with small islands. For the second problem, a method of fractionation of the equation of the joint PDF is proposed. In particular, the terms of transport of this equation as well as the mixture in the space of the phases are solved by the type finished differences whereas chemistry is modeled by using the method of Monte Carlo type for the stochastic particles. That allow the equality between average RANS and that of the PDF and the considerable reduction of the computing time. The influence of the speed of the coflow on the structure of the flame is studied and compared with the experiment
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You, Xiaofang. "Modélisation et étude expérimentale de la combustion du charbon pulvérisé : Formation d'hydrocarbures aromatiques polycycliques." Rouen, 2005. http://www.theses.fr/2005ROUES023.
Full textAbstract:
La thèse traite de la modélisation et de l'étude expérimentale de la combustion du charbon pulvérisé et de la formation des Hydrocarbures Aromatiques Polycycliques (HAP). Les améliorations du modèle basé sur l'approche KIVA II sont validées. Tout d'abord, on traite du transport turbulent de particules solides dans un canal rectangulaire. Le formalisme initial est augmenté d'un modèle de collision particules-paroi : concept de virtual wall. Puis on traite de la combustion d'un jet turbulent d'un mélange air/charbon, stabilisée par des gaz chauds. Un panel de sous modèles a été implémenté : dévolatilisation, oxydation des matières volatiles et du résidu carboné. Ensuite, un nouveau schéma cinétique global à deux étapes pour la production des HAP est proposé. Une expérience construite à l'université de Zhejiang, consiste en un lit fixe de particules de charbon placé dans un four tubulaire. La comparaison résultats numériques/ expérience, nous permet de valider l'approche proposéeThe thesis deals with the modelling and the experimental study of pulverised coal and the formation of Polycyclic Aromatic Hydrocarbons (PAH). The improvements of the model based on KIVA II are validated. At first, the modelling of turbulent transport of solid particles in a rectangular channel is performed. A particle-wall collision model, based on the virtual wall concept is introduced. Then we simulate the combustion of a turbulent jet of air/ coal, which is stabilized by hot gases. Sub-models of coal combustion : devolatilization, oxidation of volatile matter and char have been implemented in the code and validated. A new global two-step kinetic model is proposed for PAH formation from coal combustion. An experiment has been built at the Zhejiang University. It consists of a fixed bed of coal particles in a tubular furnace. The comparison of numerical results and experiment enables us to validate this approach
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Guézennec, Nicolas. "Contrôle actif de la combustion diphasique." Thesis, Toulouse, INPT, 2010. http://www.theses.fr/2010INPT0022/document.
Full textAbstract:
L’application de cette thèse est le contrôle actif de la combustion dans les brûleurs industriels à combustible liquide. Il s’agit d’explorer les possibilités de contrôle d’un spray par des jets gazeux auxiliaires. Deux familles d’actionneurs utilisant ce procédé ont été testées sur un atomiseur coaxial assisté par air. Le premier dispositif est appelé (Dev). Composé d’un unique jet actionneur, il vise à dévier le spray. La seconde configuration, appelée (Sw), est équipée de 4 jets auxiliaires tangents au spray afin de lui conférer un effet de swirl et d’en augmenter le taux d’expansion. Les mesures de granulométrie par PDA et les visualisations du spray par strioscopie démontrent un effet important du contrôle sur l’atomisation et la forme du spray. On observe en outre une déviation pouvant atteindre 30°avec l’actionneur (Dev) et une augmentation du taux d’expansion de 80% dans le cas (Sw). Des simulations du banc expérimental ont de plus été menées avec le code AVBP. L’écoulement de gaz est calculé par simulation aux grandes échelles (SGE ou LES en Anglais). L’approche lagrangienne est utilisée pour simuler la phase dispersée. Une attention particulière a été portée aux conditions d’injection du gaz et des gouttes dans le calcul. Ceci a abouti au développement d’une nouvelle condition limite caractéristique non réfléchissante (VFCBC) destinée à l’injection d’écoulements turbulents en LES compressible. Les résultats de LES présentent un bon accord avec les mesures expérimentales. Les effets du contrôle sur la dynamique des gouttes et sur la topologie du spray (forme, déviation, expansion) sont correctement décritsThe present work focuses on active control of two-phase combustion in industrial burners. The generic method explored in this thesis consists in controlling the injected fuel spray with transverse air jets. Two families of these jet actuators are tested on a coaxial airblast atomizer. The first system (Dev) is used to modify the trajectory of the spray, while the second one (Sw) introduces swirl into the spray to modify its spreading rate and mixing with the surrounding air. Experimental characterisations of the controlled flow with Schlieren visualisations and Phase Doppler Anemometry (PDA) show that actuators induce important effect on the spray. The deviation angle reaches 30° for the actuator (Dev) and the expansion rate increases of 80 % in the swirl case (Sw). Simulations of the experiment are then performed with the CFD code AVBP. The gas flow is computed with Large Eddy Simulation (LES). A Lagrangian formulation is used to simulate droplets trajectories. A particular attention is given to the injection of the gas flow and the droplets in the calculations. Therefore, a new non-reflecting characteristic boundary condition (VFCBC) has been derived to inject turbulent flows in compressible LES. A good agreement is observed between simulation and experiment. Control effects on the spray topology ( features, deviation, spread rate) and on the droplets velocities and diameters are correctly described by the Lagrangian LES
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Versaevel, Philippe. "Combustion laminaire diphasique : étude théorique et expérimentale." Châtenay-Malabry, Ecole centrale de Paris, 1996. http://www.theses.fr/1996ECAP0484.
Full textAbstract:
Ce travail s’inscrit dans le cadre de recherches visant à améliorer les modèles de combustion turbulente diphasique. L’étude a consisté à analyser finement d’un point de vue théorique et expérimental la structure de deux types de flammes monodimensionnelles diphasiques laminaires : la flamme de prémélange non-étirée et la flamme de diffusion à contre-courant. Pour ces deux types de flammes, nous nous sommes attachés dans un premier à vérifier la validité de notre modélisation sur les flammes monophasiques. Grâce à une méthode originale de remaillage dynamique, des calculs en chimie complexe ont pu être réalisés sur les deux flammes diphasiques étudiées. En ce qui concerne les flammes de prémélange diphasiques, les courbes donnant la vitesse de flamme en fonction de la richesse pour différents diamètres de gouttes ont pu être obtenues numériquement, ainsi que l’extinction des flammes de prémélange riches. Les résultats obtenus sont en bon accord avec les mesures disponibles. En ce qui concerne les flammes de diffusion monophasiques, de nombreuses mesures d’extinction ont été réalisées pour différentes pressions et richesses pour valider notre code. Enfin, les limites d’extinction des flammes de diffusion diphasiques ont été obtenues numériquement en chimie complexe. Les calculs ne sont pas en bon accord avec les mesures. L’origine de ce désaccord semble provenir de la modélisation de la trainée des gouttes. Cette hypothèse est renforcée par des mesures de Vélocimétrie Laser Doppler de phase.
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Calimez, Xavier. "Simulation a petite échelle par une méthode VOF d'écoulements diphasiques réactifs." Châtenay-Malabry, Ecole centrale de Paris, 1998. http://www.theses.fr/1998ECAP0590.
Full textAbstract:
Dans de nombreux dispositifs de combustion, comme les moteurs fusée cryotechniques ou les moteurs diesel, un des réactifs est injecté sous forme liquide. La combustion, qualifiée alors de « diphasique », ne peut se produire qu'après pulvérisation du liquide et évaporation des gouttes ainsi formées. L'objectif de ce travail est de contribuer à l'effort de compréhension et de modélisation des phénomènes physiques intervenant dans la combustion diphasique en développant et en faisant les premières exploitations d'un code de calcul de simulation a petite échelle d'un ensemble de quelques gouttes dans une géométrie bidimensionnelle plane. La déformation des gouttes, initialement de vitesse et de forme quelconques, est résolue en tenant compte des effets de tension superficielle ( étant supposé constant), de l'évaporation (évaluée en calculant le flux de chaleur de la phase gazeuse vers la phase liquide supposée isotherme) et les effets de viscosité. Le suivi de la phase liquide est réalisé à l'aide d'une méthode VOF avec une reconstruction linéaire par morceaux des interfaces. Les équations de Navier-Stokes, ainsi que les équations de bilan pour l'énergie et les espèces chimiques sont résolues par différences finies en évaluant les flux convectifs par une méthode FCT pour conserver des gradients raides de la température et des fractions massiques des espèces chimiques à la traversée de l'interface. La combustion est modélisée par une réaction chimique irréversible à une étape et une loi d’Arrhenius pour ne pas trop pénaliser des temps de calcul déjà longs. Ce code de calcul est ensuite exploité pour étudier l'évaporation pure, puis la combustion d'un brouillard de gouttes d'oxygène liquide dans de l'hydrogène gazeux chaud. L'influence de la géométrie du brouillard et de la différence de vitesse entre les deux phases sur le temps de vaporisation des gouttes ainsi que sur le mélange des réactifs est mise en évidence. Pour faciliter l'exploitation des résultats, on introduit, par analogie avec l'étude des couches de mélange et des flammes de diffusion turbulente, la notion de fraction de mélange, qui est ainsi généralisée aux écoulements diphasiques réactifs. On établit analytiquement des équations d'évolution temporelle de la moyenne et de la variance de cette fraction de mélange dans la partie gazeuse du domaine de calcul. Les rôles respectifs de l'évaporation et de la diffusion moléculaire sur l'apparition et la destruction des hétérogénéités de concentration des réactifs peuvent ainsi être analysés et quantifiés.
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Fergui, Omar. "Ecoulements instationnaires de mousses en milieu poreux." Bordeaux 1, 1995. http://www.theses.fr/1995BOR10554.
Full textAbstract:
L'injection de gaz sous forme de mousse au sein de gisements petroliers dans le cadre des methodes de recuperation amelioree du petrole peut permettre de palier a certains problemes rencontres lors de l'etape de recuperation secondaire (segregation gravitaire, presence d'heterogeneites). Le but de cette methode est de reduire de facon significative la mobilite du gaz qui, en presence de mousse, est fonction principalement de la densite de lamelles liquides in-situ (texture). Le volet experimental de ce travail consiste en l'etude de l'influence de la concentration en tensioactif et de la vitesse du gaz sur des ecoulements de mousses en milieu poreux en regime instationnaire. La modelisation de ce type d'ecoulement est basee sur une approche de type population balance c'est a dire une prise en compte de l'evolution de la texture de la mousse in situ associee aux equations classiques d'ecoulements diphasiques en milieu poreux
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Prieur, Kevin. "Dynamique de la combustion dans un foyer annulaire multi-injecteurs diphasique." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2017. http://www.theses.fr/2017SACLC070/document.
Full textAbstract:
Ces dernières décennies ont vu apparaître de nombreuses innovations dans le domaine de la combustion afin de réduire la consommation et les émissions polluantes. De nouveaux types d'injecteur, de type LPP - Lean Premixed Prevaporized, ont été mis au point permettant de diminuer le rapport combustible/air et visent à pré-vaporiser le carburant en amont de la combustion afin de mieux le mélanger à l'air issu du compresseur. Cette architecture permet une amélioration de la consommation et des émissions polluantes, mais rend les foyers annulaires plus sensibles à des phénomènes instationnaires qui perturbent le fonctionnement du système, accroissent les flux de chaleur vers les parois de la chambre, induisent des vibrations de structures, entrainent une fatigue cyclique des pièces mécaniques et dans des cas extrêmes conduisent à des dommages irréversibles. L'objectif est de poursuivre l'effort engagé au laboratoire EM2C sur ce thème et plus particulièrement sur celui de la dynamique de la combustion dans les chambres annulaires. La thèse concerne plus spécialement le cas où l'injection du combustible s'effectue sous forme liquide. La configuration reproduit sous forme idéalisée celle que l'on trouve en pratique dans les moteurs aéronautiques. La chambre, désignée sous le nom de MICCA-Spray, est équipée de 16 injecteurs swirlés pouvant être alimentés par un combustible liquide ou gazeux, permettant ainsi une combustion diphasique ou prémélangée. Le système possède des parois en quartz donnant un accès optique à la zone de flamme. Il est aussi équipé d'un ensemble de diagnostics tels des microphones, des photomultiplicateurs ainsi que des systèmes d'imagerie à haute cadenceThese last decades have seen many innovations in the field of combustion to reduce fuel consumption and pollutant emissions. New types of injector, for example LPP - Lean Premixed Prevaporized, have then been developed to reduce the fuel / air ratio and aim to pre-vaporize the fuel upstream of the combustion in order to mix it better with the air coming from the compressor. Unfortunately this architecture makes annular chambers more sensitive to unsteady phenomena which disturb the functioning of the system, increase the heat flows towards the walls of the chamber, induce vibrations of structures, cause cyclic fatigue of mechanical parts and in extreme cases lead to irreversible damage. The objective of this thesis is to continue the effort undertaken at the EM2C laboratory on this topic and more particularly on the dynamics of combustion in annular chambers comprising a set of injectors. The thesis concerns more particularly the case where the injection of the fuel takes place in liquid form. This configuration reproduces, in idealized form, what can be found in practice in aeronautical engines. It is also a configuration studied at the fundamental level. The chamber, known as MICCA-Spray, is equipped with 16 swirled injectors that can be powered by liquid or gaseous fuel, thus enabling two-phase or fully premixed combustion. The system has quartz walls giving optical access to the flame zone. It is also equipped with a set of diagnostics such as microphones, photomultipliers and high-speed imaging systems
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Farnaud, Jean-Paul. "Mesure par ultrasons dans un milieu diphasique liquide-gaz." Grenoble 2 : ANRT, 1987. http://catalogue.bnf.fr/ark:/12148/cb37604962c.
Full text
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Laquerie, Nathalie. "Simulation numérique d'un écoulement diphasique multicomposant en milieu poreux." Bordeaux 1, 1997. http://www.theses.fr/1997BOR10526.
Full textAbstract:
Le but de la thèse est de simuler le lessivage par injection d'eau d'un aquifère pollué par un hydrocarbure. L'accent est mis sur la modélisation où l'on prend en compte de façon explicite les échanges entre les phases, sans faire l'hypothèse d'équilibre local. Ce modèle nous a conduit à étudier un système de convection-diffusion-réaction dans lequel les temps caractéristiques régissant les divers mécanismes mis en jeu sont très différents. Dans un premier temps, nous avons fait l'étude monodimensionnelle, afin de cerner les principales difficultés : non linéarité, dégénérescence, caractère hyperbolique des équations. Afin de traiter aussi précisément que possible ces trois phénomènes, un schéma basé sur la méthode des pas fractionnaires est mis en place. Pour résoudre la partie convection, nous avons utilisé les schémas de Roe et de Harten, puis un schéma basé sur la méthode MUSCL introduite par Van Leer. La partie diffusion est traitée de manière semi-implicite par un schéma aux différences finies centrées. La partie réaction se ramène à l'étude d'un système d'équations différentielles ordinaires, qui est traité de façon semi-implicite. Dans ces deux dernières parties, les non-linéarités sont résolues à l'aide de la méthode de Newton. Ensuite, le schéma proposé est étendu à la dimension deux. On présente quelques tests numériques pour prouver la faisabilité de la méthode
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Lancien, Théa. "Étude numérique de l'allumage diphasique de foyers annulaires multi-brûleurs." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2018. http://www.theses.fr/2018SACLC072/document.
Full textAbstract:
La phase d’allumage est une composante critique à prendre en compte lors de la conception et du dimensionnement d’une chambre de combustion aéronautique, en particulier lorsque de nouvelles technologies ou architectures sont envisagées dans l’objectif de réduire les émissions de polluants causées par la combustion de carburants d’origine fossile. Il est donc primordial d’atteindre une compréhension détaillée du processus complexe qu’est l’allumage dans des conditions réalistes afin d’être en mesure de choisir les meilleures géométries qui assurent un fonctionnement fiable, stable et sûr des moteurs tout au long de leur cycle de vie. Des simulations aux grandes échelles de l’allumage circulaire d’une chambre de combustion annulaire avec injection de carburant liquide sont réalisés pour trois points de fonctionnement et comparées avec les données expérimentales en termes de structure de flamme et de délai d’allumage. Une analyse détaillée des trois séquences d’allumage numériques permet d’identifier certains aspects clés de la propagation de la flamme dans le mélange froid diphasique. Enfin, les pertes thermiques aux parois sont prises en compte, dans l’objectif d’évaluer la capacité de la simulation à retrouver la forte chute de la vitesse de propagation observée expérimentalement lorsque les parois sont à température ambianteIgnition is one of the critical issues that arise in the design and dimensioning of aeronautic combustors, in particular when new technologies are envisioned to reduce the amount of pollutants generated by the combustion of fossil fuels. It is therefore important to achieve a detailed understanding of this complex process in realistic conditions in order to enable informed design choices leading to reliable, stable and safe operation of the engines.Large eddy simulations of the light-round with two phase injection are carried out for three operating conditions and compared to experimental data in terms of flame structure and global duration. The liquid phase is described with a mono-disperse Eulerian approach.A detailed analysis of the three numerical light-round sequences allows to identify some key aspects of the flame propagation in the two-phase mixture. Interactions between the flame, the flow field and the liquid sprays create heterogeneities in the liquid repartition and wakes on the downstream side of the swirling jets formed by the injectors, with notable effects on the motion of the leading point and on the absolute flame velocity.Finally, heat losses at the walls are accounted for during the light-round in order to assess the simulation's ability to retrieve the marked slowdown of the flame propagation observed experimentally when the quartz walls are at ambient temperature
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Collin, Félix. "Modeling and numerical simulations of two-phase ignition in gas turbine." Thesis, Toulouse, INPT, 2019. http://www.theses.fr/2019INPT0053.
Full textAbstract:
Afin de répondre aux nouvelles réglementations environnementales internationales tout en maintenant une forte compétitivité économique, des technologies innovantes de chambres de combustion aéronautiques sont développées. Ces technologies doivent garantir un rallumage rapide en cas d’extinction, qui est un des aspects les plus critiques et complexes de la conception moteur. La maîtrise de cette phase implique une compréhension approfondie des phénomènes physiques mis en jeu. Dans cette thèse la séquence d’allumage diphasique de moteur aéronautique a été étudiée dans son intégralité, du claquage de la bougie à la propagation de la flamme dans le moteur complet. Dans cet objectif, des Simulations aux Grandes Échelles (SGE) utilisant une description détaillée de la phase liquide (formalisme Euler-Lagrange) et du processus de combustion (Chimie Analytiquement Réduite) ont été réalisées. Les résultats ont également permis de développer un modèle simplifié pour la prédiction de carte de probabilité d’allumage, particulièrement utile pour le dimensionnement et la conception des chambres de combustionIn order to meet the new international environmental regulations while maintaining a strong economic competitiveness, innovative technologies of aeronautical combustion chambers are developed. These technologies must guarantee fast relight in case of extinction, which is one of the most critical and complex aspects of engine design. Control of this phase involves a thorough understanding of the physical phenomena involved. In this thesis the full two-phase ignition sequence of an aeronautical engine has been studied, from the breakdown of the spark plug to thepropagation of the flame in the complete engine. For this purpose, Large-Eddy Simulations (LES) using a detailed description of the liquid phase (Euler-Lagrange formalism) and of the combustion process (Analytically Reduced Chemistry) were performed. The results also led to the development of a simplified model for the prediction of ignition probability map, which is particularly useful for the design of combustion chambers
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Thibaut, Denis. "Étude de la combustion diphasique prémélangée pauvre dans les foyers aéronautiques." Châtenay-Malabry, Ecole centrale de Paris, 1996. http://www.theses.fr/1996ECAP0475.
Full textAbstract:
La combustion prémélangée pauvre constitue une voie prometteuse pour lutter contre la production d’oxydes d’azote dans les foyers aéronautiques. La mise en œuvre de cette technique comporte des risques d’auto-allumage et de remontée de flamme. Ces deux problèmes sont étudiés dans cette thèse. Les modes d’allumage probables sont caractérisés. Plus particulièrement nous présentons une étude numérique de l’auto-allumage de brouillards de gouttelettes. Différents modes d’allumage sont mis en évidence. Le modèle fournit les délais d’allumage de nuages de gouttes dans les conditions typiques de fonctionnement d’une chambre prémélangée. L’influence des contraintes aérodynamiques sur l’allumage de flammes de diffusion est également discutée. Les mécanismes de remontée de flamme liés aux instabilités de combustion sont étudiés numériquement. Une technique de simulation aux grandes échelles (LES) est couplée à une représentation de la combustion par épaississement de flamme. Plusieurs simulations numériques réactives sont discutées. La troisième et dernière partie de ce travail est consacrée à une étude de l’influence de la pression sur la production d’oxydes d’azote. Des calculs en chimie complexe et une étude expérimentale d’une flamme de diffusion étirée à contre-courant sous pression sont présentés.
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Dauba, Claire. "Caractérisations dynamique des hétérogénéités à petite échelle en milieu poreux : application aux échantillons vacuolaires." Paris, ENSAM, 1999. http://www.theses.fr/1999ENAM0030.
Full textAbstract:
Deux types d'approche permettant de caractériser, de manière dynamique, les hétérogénéités à petite échelle sont présentes dans ce travail avec pour application principale, les échantillons vacuolaires. La première approche est basée sur une construction géostatistique des champs 3d de perméabilités locales à partir de mesures intensives au minipermeametre. Dans le cas d'hétérogénéité peu complexe et perceptible en surface de l'échantillon, cette méthode permet de capturer correctement la répartition 3d des perméabilités. Au cours de la seconde approche, des simulations de déplacement miscible ont été réalisées sur des configurations hétérogènes 2d. Elles montrent l'impact important des hétérogénéités (topologie, perméabilités) sur les déplacements miscibles et les courbes d'élution. L'étude expérimentale consiste à l'obtention de courbes de déplacement miscible. L'interprétation de ces courbes par calage avec un modèle 2d permet de proposer une représentation simplifiée mais cohérente des hétérogénéités longitudinales. Enfin, nous avons montré que cette représentation simplifiée de l'échantillon hétérogène peut s'intégrer avec profit dans une interprétation en 2d des déplacements diphasiques.
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Kazan, Lutfallah. "Naissance et développement du milieu diphasique par détente dans un canal." Grenoble 2 : ANRT, 1988. http://catalogue.bnf.fr/ark:/12148/cb37614725t.
Full text
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Kazan, Lutfallah. "Naissance et developpement du milieu diphasique par detente dans un canal." Paris 6, 1988. http://www.theses.fr/1988PA066324.
Full textAbstract:
Description de l'autovaporisation d'un liquide en ecoulement par detente dans un canal. L'etude est basee sur des resultats experimentaux obtenus par diffusion de brillouin, anemometrie doppler, diffusion de lumiere dans la direction avant et la technique des cavites hyperfrequences
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Genty, Alain. "Validation expérimentale d'un modèle numérique de déplacement diphasique en milieu poreux." Paris, ENMP, 1996. http://www.theses.fr/1996ENMP0696.
Full textAbstract:
L'enfouissement en couches geologiques apparait comme une solution interessante pour l'elimination des dechets radioactifs. De nombreux projets nationaux, europeens et internationaux etudient la surete de tels stockages et les modes de migration potentiels des radionucleides vers la biosphere. Ce travail de these s'inscrit dans ce cadre de recherche. Il s'interesse plus particulierement a l'analyse et a la modelisation du comportement du gaz forme par corrosion des futs contenant les dechets. Ce dernier, en s'echappant du stockage, draine l'eau contenue dans la roche d'accueil, donnant lieu ainsi a un ecoulement diphasique gaz-eau. Une etude bibliographique des deplacements diphasiques de drainage nous montre que l'interface entre les fluides peut presenter des instabilites suivant certaines caracteristiques de l'ecoulement. Ainsi, outre un aspect lisse dans le cas ou le deplacement est stable, l'interface peut prendre la forme de digitations (le deplacement est dit alors instable visqueux) ou une forme dentelee (deplacement capillaire). A l'aide de l'analyse dimensionnelle des equations classiques regissant les ecoulements diphasiques en milieu poreux et du classement des forces preponderantes lors du deplacement, nous avons defini une carte originale de regimes d'ecoulements integrant les forces de gravite. Cette carte est basee sur le calcul de trois nombres adimensionnels et permet de connaitre a priori le type d'ecoulement devant se produire. L'application de cette carte a des donnees typiques de stockage de dechets radioactifs prevoit un deplacement instable visqueux. Nous disposons pour simuler l'ecoulement diphasique eau-gaz d'un modele numerique precedemment developpe. Ce modele repose sur le schema de muskat et, grace a la technique des elements finis mixtes-hybrides, est bien adapte a la modelisation des interfaces en mouvement et conserve bien les flux. Cependant, de par sa conception, il ne peut rendre compte des instabilites. Nous avons fait l'hypothese qu'il est toujours possible de trouver une echelle pour laquelle les instabilites peuvent etre moyennees, et tente de valider le modele sur des deplacements diphasiques experimentaux. Nous avons realise en laboratoire des ecoulements gaz-eau nous permettant d'obtenir tous les types de deplacements possibles. Les deplacements observes sont en bon accord avec la carte de regimes d'ecoulements. Nous avons obtenu des simulations numeriques de ces experimentations correctes a condition de posseder assez precisement certaines proprietes du deplacement et en particulier les courbes de permeabilites relatives. Nous concluons que le modele dont nous disposons permet une premiere approche de la migration de gaz au voisinage d'un stockage de dechets radioactifs et nous presentons un exemple de simulation de site de stockage fictif
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Kalaydjian, François. "Couplage entre phases fluides dans les écoulements diphasiques en milieu poreux." Paris : Ed. Technip, 1988. http://catalogue.bnf.fr/ark:/12148/cb349589703.
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Esnault, Olivier. "Sur un modèle de combustion en milieu désordonné." Phd thesis, Poitiers, 2007. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00258217.
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La propagation d'une flamme dans un milieu réactif désordonné met en jeu des disparités d'échelles de longueur si importantes que l'étude en est inaccessible sans un effort important de modélisation. Cette thèse s'appuie sur le fait qu'un tel cadre est propice à l'emploi du concept de percolation, par le biais duquel on modélise les amas que forment les régions inflammables du milieu. On se restreint à la combustion d'un réactif solide, et à une forme de désordre telle que le milieu présente des chemins (ou canaux) privilégiés pour la propagation d'une flamme. Des modèles théoriques pour l'étude d'une flamme initiée au sein d'un canal unique sont d'abord considérés. Ils mettent à jour une extinction lorsque le canal est trop étroit et fournissent des relations entre célérité de flamme et largeur du canal. Leurs conclusions sont validées par similations numériques directes. Ces résultats sont alors utilisés pour établir et exploiter un modèle dérivé de la percolation de lien, étudié d'un point de vue dynamique pour caractériser la propagation à grande échelle d'une flamme dans le milieu. Diverses lois d'échelle sont ainsi mises en évidence.
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Enjalbert, Nicolas. "Modélisation avancée de la combustion turbulente diphasique en régime de forte dilution par les gaz brûlés." Phd thesis, INSA de Rouen, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00735875.
Full textAbstract:
Afin de contribuer à l'amélioration des simulations numériques de foyers industriels avec recycle de gaz brûlés et combustible liquide, la modélisation de la combustion turbulente non prémélangée est abordée sous deux de ses aspects : le traitement des problèmes diphasiques et la prise en compte des configurations complexes de mélange (dilution, recirculation interne).Une flamme spray éthanol/oxygène diluée par du dioxyde de carbone est d'abord calculée en LES dans un formalisme Euler-Lagrange et une chimie détaillée pour une résolution atteignant 250 µm. Les conditions d'injection du brouillard de gouttes sont déterminées à partir de mesures expérimentales de granulométrie et d'anémométrie phase Doppler.Dans une seconde partie, un nouveau formalisme de description de la combustion turbulente, basé sur l'introduction de temps caractéristiques de l'histoire du mélange est développé, puis validé en LES sur le cas de référence d'une flamme jet dans un écoulement co-courant vicié.
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Boileau, Matthieu Cuenot Bénédicte. "Simulation aux grandes échelles de l'allumage diphasique des foyers aéronautiques." Toulouse : INP Toulouse, 2008. http://ethesis.inp-toulouse.fr/archive/00000558.
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Amirat, Youcef. "Étude mathématique et numérique de modèles d'écoulements en milieu poreux." Paris 9, 1989. https://portail.bu.dauphine.fr/fileviewer/index.php?doc=1989PA090008.
Full textAbstract:
Analyse d'écoulements compressibles régis par une loi quadratique de perte de charge. La modélisation conduit à une équation parabolique non linéaire dégénérée. Approximation numérique d'un problème à frontière libre d'évolution, modélisant le déplacement de l'interface de deux fluides non miscibles incompressibles. Homogénéisation d'équations hyperboliques du premier ordre intervenant dans deux modèles d'écoulements miscibles incompressibles
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Suarez, Jimmy. "Modélisation de la combustion diphasique de l’aluminium et application sur la post-combustion d'une charge explosive condensée dans l'air." Thesis, Toulouse, INPT, 2020. http://www.theses.fr/2020INPT0099.
Full textAbstract:
La combustion de l'aluminium est un phénomène présent dans de nombreux domaines, tels que le domaine du spatial, de la défense et de l'automobile. Une fois allumée, une particule d'aluminium représente un excellent vecteur d'énergie pour l'écoulement environnant grâce à sa grande densité énergétique. Sa combustion avec l'air, ou avec d'autres oxydants, a fait l'objet de quelques études expérimentale et numérique, ce qui a mis en avant l'une des particularités de cette combustion diphasique. Lors de la combustion de l'aluminium, elle produit une espèce appelée alumine qui existe uniquement en phase liquide dans ses gaz brûlés. Cette particularité rend la modélisation de la combustion diphasique de l'aluminium complexe à modéliser. L'objectif de cette thèse est divisé en deux parties. La première partie est de développer un modèle de combustion diphasique de l'aluminium avec l'air. Cette modélisation est une simulation Euler- Lagrange réalisée avec AVBP, qui est un code de simulation mis en place par le CERFACS. Elle prend en compte la combustion rapide de l'aluminium en phase gazeuse et les changements de phase qui interviennent comme la fusion et l'évaporation de l'aluminium, mais aussi la condensation et la solidification de l'alumine. Une méthode de germination est développée pour permettre la condensation de l'alumine dans les gaz brûlés et suivre de façon lagrangienne sa croissance derrière la flamme aluminium-air. Cette modélisation nous a permis de simuler des flammes aluminium-air 1D et 2D pour les comparer aux données expérimentales trouvées dans la littérature. La seconde partie de cette thèse est l'analyse de la dispersion et de la participation énergétique de l'aluminium dans la post-combustion d'une charge explosive. Le phénomène de post-combustion est très lumineux et rapide, ce qui empêche expérimentalement de connaître l'évolution de l'état des particules d'aluminium contenues initialement dans la charge explosive. Ces simulations permettent de suivre la dispersion des particules et leurs interactions avec les différentes phases qui composent la post-combustion. Un modèle de combustion de particule isolée est repris de la littérature et adapté à notre cas d'étude. Ainsi l'influence de la présence physique des particules et de la chaleur dégagée par leur combustion a pu être évaluée sur l'évolution de la boule de feu et la propagation du choc secondaire. L'ensemble de ces travaux de thèse, que ce soit pour la modélisation de la flamme aluminium-air et l'analyse de l'impact de l'aluminium sur la post-combustion, a montré des résultats convaincants par rapport aux données de la littérature. Les modèles numériques utilisés et développés sont prometteurs pour des futures études sur la combustion de l’aluminiumThe combustion of aluminum is a phenomenon present in many fields, such as the space, defense and automotive fields. Once ignited, an aluminum particle represents an excellent energy carrier for the surrounding flow with its high energy density. Its combustion with air, or with other oxidants, has been the subject of some experimental and numerical studies, which has highlighted one of the particularities of this two-phase combustion. During the aluminum combustion, it produces a species called alumina which exists only in the liquid phase in its burning gases. This particularity makes the modeling of the two-phase combustion of aluminum complex to model. The objective of this thesis is divided into two parts. The first part is to develop a model of two-phase combustion of aluminum with air. This modeling is an Euler-Lagrange simulation created with AVBP, which is a simulation code implemented by CERFACS. It takes into account the rapid combustion of aluminum in the gaseous phase and the phase changes that occur such as the melting and evaporation of aluminum, but also the condensation and solidification of alumina. A germination method is developed to allow the condensation of alumina in the burning gases and to follow its growth in a Lagrangian way behind the aluminum-air flame. This modeling allowed us to simulate 1D and 2D aluminum-air flames to compare them to the experimental data found in the literature. The second part of this thesis is the analysis of the dispersion and the energetic participation of aluminum in the post-combustion of an explosive charge. The phenomenon of post-combustion is very bright and rapid, which experimentally prevents knowing the evolution of the state of the aluminum particles initially contained in the explosive charge. These simulations make it possible to follow the dispersion of the particles and their interactions with the different phases that make up the post-combustion. An isolated particle combustion model is taken from the literature and adapted to our case study. Thus the influence of the physical presence of particles and of the heat released by their combustion could be evaluated on the evolution of the fireball and the propagation of the secondary shock. All of this thesis work, whether for the modeling of the aluminum-air flame and the analysis of the impact of aluminum on the post-combustion, showed convincing results compared to the data of the literature. The numerical models used and developed are promising for future studies on the combustion of aluminum
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Khali, Ziad. "Ecoulement diphasique compressible et immiscible en milieu poreux : analyse mathématique et numérique." Phd thesis, Ecole centrale de nantes - ECN, 2010. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00562244.
Full textAbstract:
L'objectif de cette thèse est l'étude du problème de Cauchy pour les solutions faibles de trois problèmes (systèmes paraboliques dégénérés et fortement couplés) modélisant des écoulements diphasiques et compressibles en milieu poreux. La motivation de ce travail est un "benchmark" du GNR MoMaS pour l'étude de l'impact de l'écoulement du gaz d\^{u} à la corrosion des matériaux ferreux dans un site de stockage de déchets radioactifs. Cette thèse est divisée en trois chapitres indépendants. Premièrement, on s'intéresse à l'analyse mathématique d'un problème modélisant l'écoulement de deux phases immiscibles et en considérant qu'une phase est compressible et l'autre est incompressible (eau/gaz). Deuxièmement, on traite le cas général du déplacement de deux fluides compressibles et immiscibles dans un milieu poreux. Enfin, le dernier chapitre est consacré à la construction et à la convergence de la méthode des volumes finis pour le système eau-gaz sous l'hypothèse que la densité du gaz est une fonction de la pression globale.
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Le, Tallec Xavier. "Etude numérique d'écoulement diphasique en milieu poreux à plusieurs types de roches." Bordeaux 1, 1992. http://www.theses.fr/1992BOR10555.
Full textAbstract:
La prise en compte, dans les modèles de gisement, des hétérogénéités dues aux différents types de roches conduit à des champs de saturation présentant des discontinuités au niveau des interfaces entre chaque zone. Deux schémas numériques monodimensionnels sont proposes permettant de modéliser d'une part le problème pour lequel les effets capillaires sont négligés, et d'autre part le problème intégrant la pression capillaire. Des résultats de stabilité sont alors établis. L’extension bidimensionnelle de ces deux schémas est ensuite présentée, ainsi qu'une comparaison entre le modèle à grande échelle et la prise de moyenne des équations a l'échelle locale.
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Abbasian, Arani Ali Akbar. "Sur quelques aspects des écoulements inertiels mono-et diphasique en milieu poreux." Bordeaux 1, 2006. http://www.theses.fr/2006BOR13233.
Full textAbstract:
Le contexte du travail est l'écoulement inertiel en milieu poreux, les applications étant dans le domaine de la récupération pétrolière, du génie chimique. . . Tout d'abord, un modèle macroscopique d'écoulement monophasique inertiel en milieu poreux homogène obtenu par une méthode de prise moyenne volumique est utilisé. A partir de la résolution numérique des équations de Navier-Stokes à l'échelle microscopique, le comportement de la correction à la loi de Darcy est étudié en fonction du nombre de Reynolds. De l'orientation du gradient de pression, de la porosité et du désordre structural. Le changement d'échelle pour l'écoulement diphasique inertiel est ensuite abordé du point de vue théorique. Un modèle à l'échelle de Darcy est obtenu et les problèmes de fermeture permettant d'obtenir les propriétés macroscopiques correspondantes sont fournis. Enfin un siumulateur 3D d'écoulement diphasique inertiel en milieu hétérogène est élaboré. Après une validation en comparaison avec des résultats de type Buckley-Leverett, des exemples de résultats sont présentés sur des structures homogènes et hétérogènes.
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Cessou, Armelle. "Stabilisation de la combustion diphasique turbulente au-dessus d'un injecteur coaxial méthanol/air." Rouen, 1994. http://www.theses.fr/1994ROUES039.
Full textAbstract:
La stabilisation de la combustion diphasique en aval d'un injecteur méthanol/air a été étudiée. L'interférométrie phase Doppler a fourni les champs de vitesse des gouttes analysées par classe de taille. Des images bidimensionnelles des zones de réaction ont été réalisées par fluorescence induite par laser du radical OH. Les niveaux de gris de ces images ont été étalonnées en concentration absolue de OH, et la position de la stabilisation de la flamme a été mesurée. La stabilisation des flammes turbulentes non-prémélangées peut être modélisée à partir du mélange turbulent à grande échelle. La comparaison des champs de vitesse dans le spray et des localisations de la stabilisation de la flamme a montré que ce résultat peut être étendu à la combustion diphasique. L'analyse des fluctuations de vitesse des gouttes en fonction de leur nombre de Stokes a montré le comportement dynamique bimodal du spray dans la zone où la flamme se stabilise. Ne considérant que le fluide à faible nombre de Stokes, la combustion a été analysée dans le référentiel de la fraction de mélange. L'accent a été mis sur le régime dit de vaporisation où les flammes se stabilisent selon deux zones réactives nettement séparées. Deux limites à ce régime apparaissent, une limite inférieure due à la mauvaise qualité de l'atomisation et une limite supérieure dynamique quand le temps de mélange à grande échelle devient trop rapide. La comparaison aux résultats expérimentaux montre que cette analyse décrit correctement le phénomène de stabilisation
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Barbeau, Bertrand. "Modélisation de la combustion diphasique en vue de la simulation d'un injecteur cryotechnique." Châtenay-Malabry, Ecole centrale de Paris, 1999. http://www.theses.fr/1999ECAP0617.
Full textAbstract:
Une étude paramétrique de l'interaction monodimensionnelle entre une flamme et un brouillard de gouttelettes en suspension dans un prémélange gazeux a d'abord permis de dégager des paramètres fondamentaux pour ce type d'interaction. Les conclusions générales de cette étude sont applicables à tout type de prémélange diphasique. Dans un second temps, un modèle de combustion diphasique adapte à la combustion cryotechnique a été proposé sur la base de résultats de simulations numériques. Ce nouveau modèle permet de rendre compte de l'interaction entre une flamme de diffusion hydrogène/oxygène et un brouillard de gouttes d'oxygène liquide. La troisième et dernière partie du travail est consacrée à la simulation d'un injecteur cryotechnique. Il a été démontré que la nature du brouillard a une grande influence sur la zone de réaction. La comparaison des résultats issus de la simulation numérique et du banc expérimental montre que la prédictivé du code de calcul et des modèles utilisés est bonne même si il est démontré que certains phénomènes physiques sont mal pris en compte. Quelques voies d'investigation en vue de l'amélioration des simulations sont proposées en perspective.
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Pascaud, Stéphane Poinsot Thierry. "Vers la simulation aux grandes échelles des écoulements turbulents diphasiques réactifs application aux foyers aéronautiques /." Toulouse : INP Toulouse, 2006. http://ethesis.inp-toulouse.fr/archive/00000352.
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Barreau, Patrick. "Modifications des propriétés poly-phasiques d'un milieu poreux en présence d'une couche de polymère adsorbe : études expérimentale et numérique." Paris, ENSAM, 1996. http://www.theses.fr/1996ENAM0011.
Full textAbstract:
Lors d'une opération de récupération d'hydrocarbures par injection d'eau, les puits producteurs sont souvent confrontes a des problèmes de production excessive d'eau (effets d'hétérogénéité ou de cône d'eau). Afin d'améliorer les conditions d'écoulements autour du puits, une technique de prévention des venues d'eau consiste à injecter des solutions à base de polymère hydrosoluble, qui ont pour principale propriété de réduire fortement la perméabilité relative à l'eau des roches réservoirs, tout en affectant peu leur perméabilité relative à l'huile. Afin d'évaluer l'influence du polymère sur les propriétés poly-phasiques d'un milieu poreux (perméabilités relatives, pression capillaire, saturations résiduelles) une étude expérimentale et numérique ont été menées conjointement. L'approche expérimentale consiste en un déplacement de l'huile par l'eau à faible débit dans des grès naturels, permettant de prendre en compte à la fois les effets visqueux et les effets capillaires. Les écoulements sont effectués, en l'absence puis en présence de polymère. La forte augmentation de la pression capillaire en présence de polymère, ainsi que l'action sélective du polymère ont ainsi pu être interprète par une réduction de la section de pore accessible à l'eau, du fait de la présence de polymère adsorbe. L'approche numérique a pour objectif de quantifier, a l'échelle microscopique, l'effet d'une telle réduction sur les propriétés poly-phasiques d'un milieu poreux. La méthode des éléments de frontière, particulièrement bien adaptée au suivi de l'évolution de surfaces libres ou d'interfaces, a été retenue afin de simuler un écoulement diphasique dans une géométrie de type convergent-divergent, schématisant un pore du milieu poreux.
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Bourlouka, Alexey. "Améliorations des modèles de combustion turbulente en milieu homogène." Rouen, 1996. http://www.theses.fr/1996ROUES031.
Full textAbstract:
Un modèle de combustion turbulente est développé dans lequel les propriétés statistiques d'un scalaire réactif sont déterminées à l'aide d'un champ de scalaire de référence. L'hypothèse de fermeture pour l'équation de transport de ce scalaire de référence est proposée pour la flamme prémélangée constituée de zones fines de réactions chimiques. Ainsi, une nouvelle description de la convection turbulente est établie. Ces considérations ont été employées dans les simulations numériques dont les résultats sont présentés en comparaison avec les données expérimentales.
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Ehouarn, Pascale. "Pulvérisation électro-hydrodynamique de liquide stabilisée par décharges électriques pour le traitement d'effluents particulaires." Paris 11, 2001. http://www.theses.fr/2001PA112356.
Full textAbstract:
L'objectif est de développer un système de filtration d'effluents particulaires sub-microniques. Le principe repose sur la coagulation de particules polluantes sub-microniques chargées négativement ou neutres et de gouttes d'eau collectrices microniques chargées positivement. Pour produire des gouttes collectrices avec des niveaux de charge proches de la charge maximale théorique, et ainsi augmenter l'efficacité de coagulation électrique, nous avons développé un procédé de production de gouttes par Pulvérisation Electro-HydroDynamique. Ce procédé présente l'avantage de produire des gouttes aux propriétés (concentration, diamètre et charge électrique) remarquablement bien contrôlées par le biais de paramètres expérimentaux. Cette étude a permis d'étendre la gamme de solvants susceptibles d'être pulvérisés, tel que l'eau, dans un nouveau mode de pulvérisation Electro-HydroDynamique assistée par décharge électrique continue, que nous avons appelé " cône-jet-glow". Pour la première fois, des lois empiriques ont donc pu être établies afin de définir les propriétés des gouttes d'eau selon le débit de liquide, la conductivité, la tension et le diamètre de la buse. Les potentialités du lavage électrique ont été mises en évidence par l'étude de la coagulation entre les gouttes collectrices positives et des polluants sub-microniques de concentration, de diamètre et de charge contrôlés. Les efficacités de coagulation unipolaire (polluants neutres et collecteurs positifs) et de coagulation bipolaire (polluants négatifs et collecteurs positifs) ont été mesurées selon le diamètre, la charge électrique des particules, le temps de transit et la concentration des collecteurs. Nous obtenons des efficacités numériques qui atteignent 95 % pour la coagulation unipolaire et 97 % pour la coagulation bipolaire pour des débits de gaz compris entre 5 et 20 l/min: Cette étude a donc permis de montrer la faisabilité du lavage électrique des effluents particulaires sub-microniques pour des concentrations CP(polluant)<= 100 mg/m^3, des volumes d'eaux usées par m^3 de gaz traité inférieurs à ceux produits par les laveurs actuels et avec une efficacité significativement meilleure pour l'aérosol fin (d_p < 1 [mu]m). Il convient donc de souligner que ce laveur permettrait de réduire la concentration massique de 99 %, c'est-à-dire de passer de 150 mg/m^3 à 1,5 mg/m^3, et donc de remplir les contraintes normatives en discussion pour 2005The purpose was to develop a submicronic particles filtration process. The principle is based on coagulation between negatively charged or neutral submicronic pollutant particles and positively charged micronic collecting water droplets. These droplets are produced by Electro-HydroDynamic Pulverisation of liquid leading to a charge level close to the theoretical maximum level so as to increase the electric coagulation efficiency. Moreover, this process has the advantage of producing droplets with quite well controlled properties (diameter, electric charge, concentration), thanks to experimental parameters. The range of solvents able to be sprayed like water has been extended using a new Electro-HydroDynamic Pulverisation mode. This mode called "cone-jet-glow" is assisted by a continuous electric discharge, which stabilises the process. For the first time, empirical laws have been found, which allow to define water droplets properties as function of regulation parameters (liquid flow rate, voltage, conductivity, nozzle diameter). The potential of the electric cleaning has been proved by coagulation between positively charged micronic collecting droplets and submicronic pollutants of controlled properties. Efficiency has been measured according to the diameter, electric charge of droplets and pollutants, transit time and concentration of droplets. We obtained numerical efficiency, up to 95 % for the unipolar coagulation and to 97 % for the bipolar coagulation for gas flow rate between 5 and 20 l/min. This study showed the feasibility of electric cleaning of submicronic particle effluents for concentrations CP(pollutant)<= 100 mg/m^3, water used volumes per m^3 of treated gas inferior to those produced by the classical wetscrubbers and with better efficiencies for fine aerosol (d_p <1 [mu]m)
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Jamaleddine, Nadia Panfilov Mikhail. "Dispersion capillaire - gravitaire d'un polluant en milieu poreux hétérogène et non saturé." Vandoeuvre-les-Nancy : INPL, 2006. http://www.scd.inpl-nancy.fr/theses/2006_JAMALEDDINE_N.pdf.
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Jay, Stéphane. "Modélisation de la combustion au moyen de bilans d'aire interfaciale et de surface de flamme : application à la combustion cryotechnique." Châtenay-Malabry, Ecole centrale de Paris, 2003. http://www.theses.fr/2003ECAP0922.
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Le concept de densité de surface est utilisé pour modéliser les processus couplés d'atomisation, d'évaporation et de combustion pour les flammes turbulentes formées par injection d'ergols cryotechniques. Ce concept est développé dans un contexte Eulerien avec comme application l'écoulement diphasique issu d'un injecteur coaxial oxygène liquide/hydrogène gazeux. Une équation de transport pour la densité d'interface représente l'évolution de la surface du liquide au cours de l'atomisation et de l'évaporation du jet. On propose une fermeture basée sur l'analyse de la rupture primaire du jet. La densité d'aire interfaciale, couplée à une description des taux d'évaporation donne une source volumique d'oxygène vapeur. Une équation de transport pour la densité de surface de flamme est alors utilisée pour évaluer le taux de réaction volumique moyen. Celui-ci dépend d'un étirement efficace et est proportionnel à la racine carrée de la pression. Les résultats de calculs sont comparés aux données issues d'expériences récentes de combustion cryotechnique corrrespondant à différents rapports de flux de quantité de mouvement. Les concepts de densité de surface sont étendus aux cas des pressions supercritiques en réinterprétant l'équation de transport de cette quantité. Les taux de transfert de masse de l'oxygène dense vers l'oxygène à faible densité sont dans ce cas déterminés par les taux d'étirement locaux. Les différentes flammes calculées sont décrites par la répartition de la fraction de phase liquide, le taux de réaction moyen et la distribution des espèces. On retrouve la structure générale des flammes cryotechniques aussi bien à basse pression qu'à haute pression. La zone de réaction calculée est en bon accord avec la visualisation de l'émission du radical OH. Les taux de réaction sont en accord avec les valeurs estimées expérimentalement et on montre comment l'évolution de la phase liquide peut modifier la structure de flamme.
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Sturtzer, Camille-Andréa. "Etude des mécanismes de dispersion par choc et des régimes de combustion de nuages de particules d'aluminium." Thesis, Chasseneuil-du-Poitou, Ecole nationale supérieure de mécanique et d'aérotechnique, 2014. http://www.theses.fr/2014ESMA0012/document.
Full textAbstract:
Pour une meilleure compréhension des mécanismes d’explosions de nuages réactifs hétérogènes, la dispersion de particules solides par choc ainsi que la détonabilité des mélanges diphasiques aluminium-oxygène ont été étudiés expérimentalement et numériquement.La dispersion des particules solides est réalisée par l’explosion en champ libre de charges sphériques composées d’un explosif solide central entouré par une couche de particules solides inertes. Les données expérimentales sont obtenues à l’aide de capteurs de pression, d’un piège à particules et d’une caméra rapide.La compaction puis la décompaction de la couche est suivie de la formation d’agglomérats, tandis que certaines particules sont brisées par le choc. Le choc frontal est retardé et l’effet de souffle nettement réduit. Les particules sont réparties dans le nuage en fonction de leur taille. Les simulations numériques 1D sont en accord raisonnable avec les résultats expérimentaux.La détonabilité de mélanges diphasiques oxygène-particules d’aluminium en suspension a été étudiée en initiant une détonation divergente non confinée, dont on enregistre l’évolution temporelle de la pression et la structure cellulaire. Lors d’un amorçage avec 200-250g d’explosif solide (C4), la détonation se forme à une distance 1,6m. Les caractéristiques maximales sont observées à une distance de 2,3m (limite du nuage expérimental) et sont en accord avec les caractéristiques théoriques CJ. La structure cellulaire a été mise en évidence pour la première fois dans ce type de mélange ; sa taille est 10-15cm. Les simulations numériques 2D cylindriques, effectuées avec le code EFAE, donnent une taille de cellule légèrement supérieureExplosive dispersal of solid particles and detonability of two-phase oxygen-aluminum particles mixtures have been investigated experimentally and numerically in order to get a better understanding of the mechanisms governing the explosion of reactive heterogeneous mixtures.Solid particles were dispersed by the free-field explosion of spherical charges made of a central booster of solid explosive surrounded by a loose-packed density shell of inert particles. Pressure gauges, a particles trap and a high frame rate camera were used to gather experimental data. Compaction and decompaction of the layer are followed by the formation of particle agglomerates, whereas some other particles are burst by the shock. The leading shock is delayed and the blast effect is strongly damped. Particles are spread into the cloud accordingly to their size. 1D numerical simulations agree in general with the experimental results.The detonability of two-phase oxygen-aluminum particles mixtures was studied by initiating an unconfined diverging detonation, during which the temporal pressure evolution and the cellular structure were recorded. The detonation wave formed at 1,6m. With an ignition charge of 200-250g C4, the maximal values of pressure and velocity recorded at a radial distance of 2,3m (corresponding to the border of the cloud) are consistent with the CJ values. The cellular structure was observed for the first time in this kind of mixture with a cell size of 10-15cm. The cell size calculated with a 2D cylindrical simulation (performed with the EFAE code) is slightly larger
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Truchot, Benjamin Magnaudet Jacques. "Développement et validation d'un modèle eulérien en vue de la simulation des jets de carburants dans les moteurs à combustion interne." Toulouse : INP Toulouse, 2006. http://ethesis.inp-toulouse.fr/archive/00000310.
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Thebault, Jean-Frédéric. "Modélisation des transports de constituants intervenant dans les écoulements diphasiques gaz-eau en milieu poreux : application aux stockages de gaz naturel en nappe aquifère." Bordeaux 1, 1995. http://www.theses.fr/1995BOR10523.
Full textAbstract:
Gaz de france et elf aquitaine exploitent des nappes aquiferes profondes pour le stockage de gaz naturel, et s'interrogent quant au devenir a tres long terme du gaz dissous dans l'eau, ou de constituants presents a l'etat de trace dans le gaz naturel, une fois en contact avec l'eau. L'objectif de cette these est de determiner les differents phenomenes physiques intervenant puis, au travers de l'elaboration et la realisation d'outils numeriques, de les quantifier. Cette etude traite donc d'ecoulements diphasiques en milieu poreux naturel. Un chapitre est consacre a la dispersion numerique apparaissant lors du traitement en volumes finis des termes convectifs. Il y est ensuite presente une etude simplifiee generale des effets thermiques engendres par le gradient geothermique dans ces aquiferes. Le probleme du gaz dissous est traite de facon simplifiee en ne representant que les ecoulements monophasiques d'eau. Le transport de constituants presents a l'etat de trace est, lui, traite de facon complexe, en representant des ecoulements diphasiques gaz-eau, avec modelisation d'adsorption sur la phase solide
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Tardif, d'hamonville Pierre. "Modélisation et simulation du transport advectif et diffusif en milieu poreux monophasique et diphasique." Phd thesis, Ecole des Ponts ParisTech, 2006. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00002184.
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À l'échelle macroscopique, le transport d'un composant d'un mélange fluide dans un milieu poreux est décrit par des flux advectif, diffusif et dispersif. Ces deux derniers peuvent être formulés en utilisant les tenseurs de diffusion et de dispersion homogénéisés. Nous nous intéressons d'abord au cas monophasique où le milieu est saturé par un liquide incompressible. En utilisant la technique de développement asymptotique à double échelle, le champ de vitesse est d'abord obtenu en résolvant le problème de Stokes à l'échelle microscopique, puis le champ de vitesse est utilisé pour résoudre un problème d'advection-diffusion vectoriel dont la solution permet d'évaluer les tenseurs de diffusion et de dispersion. Nous considérons une approximation par éléments finis des problèmes posés à l'échelle microscopique dont nous effectuons une analyse numérique complète. Dans le cas du problème de Stokes, nous comparons trois types d'éléments finis en fonction de la qualité de la divergence du champ de vitesse discret. A titre d'application, nous calculons les valeurs des tenseurs de diffusion et de dispersion pour des réseaux cubiques et cubiques centrés de sphères et nous étudions l'influence de l'intensité de l'advection et de la morphologie des pores sur les tenseurs. La méthodologie ci-dessus est étendue au cas diphasique où nous considérons le transport de vapeur en équilibre avec des ménisques liquides localisés dans les pores. Nous mettons en évidence l'influence de la concentration de vapeur et de la taille des pores dans l'équilibre liquide-vapeur. Des simulations sur des réseaux cubiques et cubiques centrés de sphères fournissent les coefficients des tenseurs de diffusion et de dispersion. Enfin, un problème de transport macroscopique est résolu afin d'étudier les effets non-linéaires dus au caractère multi-échelles du problème.
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Ben, Gharbia Ibtihel. "Résolution de problèmes de complémentarité. : Application à un écoulement diphasique dans un milieu poreux." Phd thesis, Université Paris Dauphine - Paris IX, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00776617.
Full textAbstract:
Les problèmes de complémentarité interviennent dans de nombreux domaines scientifiques : économie, mécanique des solides, mécanique des fluides. Ce n'est que récemment qu'ils ont commencé d'intéresser les chercheurs étudiant les écoulements et le transport en milieu poreux. Les problèmes de complémentarité sont un cas particulier des inéquations variationnelles. Dans cette thèse, on offre plusieurs contributions aux méthodes numériques pour résoudre les problèmes de complémentarité. Dans la première partie de cette thèse, on étudie les problèmes de complémentarité linéaires 0 6 x ⊥ (Mx+q) > 0 où, x l'inconnue est dans Rn et où les données sont q, un vecteur de Rn, et M, une matrice d'ordre n. L'existence et l'unicité de ce problème est obtenue quand la matrice M est une P-matrice. Une méthode très efficace pour résoudre les problèmes de complémentarité est la méthode de Newton-min, une extension de la méthode de Newton aux problèmes non lisses.Dans cette thèse on montre d'abord, en construisant deux familles de contre-exemples, que la méthode de Newton-min ne converge pas pour la classe des P-matrices, sauf si n= 1 ou 2. Ensuite on caractérise algorithmiquement la classe des P-matrices : c'est la classe des matrices qui sont telles que quel que, soit le vecteur q, l'algorithme de Newton-min ne fait pas de cycle de deux points. Enfin ces résultats de non-convergence nous ont conduit à construire une méthode de globalisation de l'algorithme de Newton-min dont nous avons démontré la convergence globale pour les P-matrices. Des résultats numériques montrent l'efficacité de cet algorithme et sa convergence polynomiale pour les cas considérés. Dans la deuxième partie de cette thèse, nous nous sommes intéressés à un exemple de problème de complémentarité non linéaire concernant les écoulements en milieu poreux. Il s'agit d'un écoulement liquide-gaz à deux composants eau-hydrogène que l'on rencontre dans le cadre de l'étude du stockage des déchets radioactifs en milieu géologique. Nous présentons un modèle mathématique utilisant des conditions de complémentarité non linéaires décrivant ces écoulements. D'une part, nous proposons une méthode de résolution et un solveur pour ce problème. D'autre part, nous présentons les résultats numériques que nous avons obtenus suite à la simulation des cas-tests proposés par l'ANDRA (Agence Nationale pour la gestion des Déchets Radioactifs) et le GNR MoMaS. En particulier, ces résultats montrent l'efficacité de l'algorithme proposé et sa convergence quadratique pour ces cas-tests
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Tardif, d'Hamonville Pierre. "Modélisation et simulation du transport advectif et diffusif en milieu poreux monophasique et diphasique." Marne-la-vallée, ENPC, 2006. http://www.theses.fr/2006ENPC0614.
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Cheneau, Benoit. "Étude numérique de la dynamique de combustion dans un brûleur diphasique turbulent à deux étages." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2019. http://www.theses.fr/2019SACLC021.
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Les normes environnementales de plus en plus contraignantes imposées au transport aérien poussent les industriels à faire évoluer les chambres de combustion actuelles. Pour réduire les émissions polluantes, la combustion pauvre, prémélangée et prévaporisée est une alternative intéressante. Cette technologie peut cependant conduire à une flamme moins stable et peut générer des instabilités de combustion néfastes pour le moteur. Afin d’améliorer le contrôle sur de tels systèmes de combustion, les brûleurs à plusieurs étages offrent une flexibilité supplémentaire par l’intermédiaire de la répartition du carburant entres les différents systèmes d’injection, et permet donc d’influencer la position de la flamme ou le régime de combustion. Le banc expérimental BIMER a été spécialement développé au laboratoire EM2C pour étudier cette solution. Il a été conçu pour être représentatif d’un moteur aéronautique réel et d’en reproduire les caractéristiques essentielles : une configuration à deux étages, de l’air préchauffé et du carburant liquide sont utilisés. Il fonctionne néanmoins à pression atmosphérique et développe une puissance thermique élevée à l’échelle du laboratoire. Le brûleur est composé de deux vrilles radiales : l’étage pilote dans lequel le carburant liquide est injecté sous la forme d’un cône creux, et l’étage multipoint où le mélange du carburant et de l’air est favorisé par une injection multipoint, grâce à dix jets de carburant injectés transversalement à l’écoulement d’air. Les études expérimentales ont montré le rôle clé de la distribution carburant, et sans modifier la puissance développée, l’existence d’un cycle d’hystérésis : plusieurs archétypes de flammes peuvent se stabiliser, suivant l’écoulement, le spray ou l’historique de la flamme. L’objectif de cette thèse est de compléter les données expérimentales et la compréhension des processus de stabilisation de flammes pauvres, prémélangées et prévaporisées dans les brûleurs étagés au moyen de simulations numériques aux grandes échelles diphasique et réactives. Cette approche numérique est appliquée au banc BIMER avec le code AVBP. Des simulations successives, allant de l’injection purement pilote à l’injection purement multipoint, et réciproquement, ont permis de retrouver le cycle d’hystérésis observé expérimentalement. Un point de fonctionnement tri-stable original a été rencontré numériquement pour des cas d’injection de carburant dans l’étage pilote seul, trois formes de flammes distinctes étant observées pour cette unique condition d’injection. La comparaison aux résultats expérimentaux pour les points de fonctionnement pour lesquels des données de validation sont disponibles montrent un bon accord entre le calcul et l’expérience pour différents étagements. Une analyse originale dans l’espace de composition met en évidence les régimes de combustion observés dans ces trois cas, confirmant les différents scénarios de stabilisation. Les deux transitions de formes de flammes observées expérimentalement sont finalement présentées et analyséesThe increasingly stringent environmental standards imposed on air transport are pushing manufacturers to upgrade the existing combustion chambers. To reduce pollutant emissions, lean, premixed and pre-evaporated combustion is an interesting alternative. This technology, however, can lead to a less stable flame and can generate combustion instabilities harmful to the engine. In order to improve control over such combustion systems, multi-stage burners provide additional flexibility through the distribution of fuel between the different injection systems, and thus influence the position of the flame or the burning regime. The BIMER experimental bench has been specially developed in the EM2C laboratory to study this solution. It has been designed to be representative of a real aviation engine and to reproduce its essential characteristics : a two-stage configuration, preheated air and liquid fuel are used. It nevertheless operates at atmospheric pressure and develops a high thermal power at the laboratory scale. The burner consists of two radial swirlers : the pilot stage in which the liquid fuel is injected in the form of a hollow cone, and the multipoint stage where the mixture of fuel and air is favored by a multipoint injection, thanks to ten jets of fuel injected transversely to the air flow. Experimental studies have shown the key role of the fuel distribution, and without modifying the power developed, the existence of a hysteresis cycle : several archetypes of flames can be stabilized, depending on the flow, spray or history of the flame. The objective of this thesis is to complete the experimental data and understanding of poor, premixed and pre-vaporized flame stabilization processes in staged burner using two-phase reactive large-eddy simulations. This numerical approach is applied to the BIMER bench with the AVBP code. Successive simulations, ranging from pure pilot injection to purely multipoint injection, and vice versa, have made it possible to trace the hysteresis cycle observed experimentally. An original tri-stable operating point was encountered numerically for fuel injection cases in the pilot stage alone, with three distinct flame shapes being observed for this single injection condition. The comparison to the experimental results for the operating points for which validation data are available shows a good agreement between the calculation and the experiment for different stages. An original analysis in the composition space shows the combustion regimes observed in these three cases, confirming the different stabilization scenarios. The two transitions of flame shapes observed experimentally are finally presented and analyzed
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Pichard, Cécile. "Caractérisation expérimentale de l'atomisation et de la combustion d'un mélange diphasique partiellement prévaporisé et prémélangé." Orléans, 2003. http://www.theses.fr/2003ORLE2012.
Full textAbstract:
Cette étude concerne la caractérisation expérimentale de jets et de flammes diphasiques d'hydrocarbures, dans le cadre des recherches sur les systèmes de combustion 3P : prévaporisés, prémélangés et pauvres. La configuration expérimentale utilisée est constituée d'un injecteur assisté par air, d'un tube de prévaporisation et de prémélange transparent et d'un brûleur cylindrique où la flamme est stabilisée par une flamme pilote. Nous avons fait varier de nombreux paramètres durant ce travail à pression atmosphérique : la température de l'air principal, la richesse globale du mélange réactif, la granulométrie initiale du jet diphasique et le combustible liquide utilisé (n-heptane et n-décane). L'anémométrie phase Doppler a été utilisée pour déterminer les caractéristiques de l'écoulement diphasique (taille, vitesse, densité et flux volumique des gouttes) aussi bien dans le jet diphasique que dans la flamme. À partir de ces mesures, nous avons déduit les distributions de tailles de goutte, le degré de prévaporisation du mélange et le taux de vaporisation local. L'imagerie laser par effet Mie nous a permis de visualiser la répartition du combustible liquide dans l'écoulement. Nous en avons déduit la fraction volumique de combustible liquide dans le jet diphasique et dans la flamme. Les résultats indiquent une augmentation du degré de prévaporisation lorsque la température de l'air de prémélange augmente, lorsque la richesse globale du mélange diminue, lorsque le débit d'air d'atomisation augmente et lorsque le combustible liquide est plus volatile. Ces résultats ont pu être expliqués en fonction d'un seul paramètre à savoir le rapport entre le temps de séjour des gouttes dans le tube de prévaporisation et le temps caractéristique de vaporisation de ces gouttes. L'influence du degré de prévaporisation sur les caractéristiques globales des flammes diphasiques étudiées a aussi été mise en évidence.
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Valat, Marc. "Évolution de la mouillabilité d'un système verre/saumure/huile brute en fonction du pH et de la salinité : visualisation d'écoulements dans un milieu poreux modèle." Bordeaux 1, 1994. http://www.theses.fr/1994BOR10599.
Full textAbstract:
La mouillabilite d'une roche reservoir depend d'un grand nombre de parametres dont les proprietes de la saumure qui constitue l'eau connee. Buckley et al. (1987) ont montre que le ph et la salinite de la saumure ont une grande influence sur les interactions huile brute/verre. Des tests d'adhesion nous permettent de comprendre le comportement d'adhsion du systeme verre/saumure/huile de lagrave en fonction du ph et de la salinite. Une etude theorique menee a partir de resultats bibliographiques permet de mieux definir le role de la salinite. A partir de ces resultats des experiences de deplacement (drainage/imbition) menees a differentes echelles et dans differentes configurations permettent d'evaluer l'influence de la composition de la saumure sur la mouillabilite. L'evolution des interfaces huile brute/saumure est enregistree a partir d'une camera video. On peut mettre en evidence trois types de comportement des films de saumure qui s'etablissent entre le verre et l'huile. Leur stabilite permet au milieu de preserver sa mouillabilite originelle. Leur stabilite temporaire cree des conditions de mouillabilite heterogene. Leur instabilite genere un milieu de mouillabilite mixte
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Obelembia, Adande Hugo. "Contribution à l'étude de l'unicité pour des systèmes d'équations de conservation : cas des écoulements diphasiques incompressibles en milieu poreux." Pau, 1996. http://www.theses.fr/1996PAUU3025.
Full textAbstract:
Ce travail est consacré à l'étude de l'unicité des solutions de systèmes de lois de conservation de masse (équations de continuité) issus de la modélisation des écoulements diphasiques de fluides en milieu poreux. Autant le problème de l'existence semble complètement résolu (chap1), autant celui de l'unicité globale en dimension quelconque posait encore des difficultés principalement a cause du manque de résultats de régularité sur les solutions et du couplage du système. Nous obtenons un premier résultat d'unicité pour un problème pose dans un domaine géométrique particulier (l'espace compris entre deux cylindres de même hauteur et de même axe principal), ce cas pouvant se ramener, dans certaines conditions d'exploitation, au cas des écoulements monodirectionnels pour lesquels le système se découple naturellement par une quadrature. L’unicité s'obtient alors par une technique à la Kruskov, usuelle pour les problèmes hyperboliques du premier ordre et utilisant des approximations lipchitziennes de la fonction de Heaviside (chap2). Une étude générale est ensuite menée sur la régularité des solutions d'équations de type elliptique. Outre une généralisation du théorème de Meyers nous obtenons des résultats permettant particulièrement de pouvoir maitriser et contrôler la régularité du gradient de pression (chap3). Les résultats ainsi obtenus permettent alors de s'affranchir de l'hypothèse que le gradient de pression est borne (hypothèse généralement admise dans la littérature mais pas toujours acquise). On obtient alors des résultats d'unicité pour des systèmes simplifies en utilisant une argumentation usuelle pour des équations de Navier-stokes (chap4) puis d'autres propriétés d'unicité sont obtenus dans le cadre de méthodes de transposition inspirées par S. N. Antontsev (chap5)
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Vicentini, Maxime. "Mise en évidence expérimentale et modélisation des régimes de combustion diphasique présents dans les foyers aéronautiques." Thesis, Toulouse, ISAE, 2016. http://www.theses.fr/2016ESAE0011/document.
Full textAbstract:
De nos jours, la combustion d'hydrocarbures est largement répandue dans de nombreuses applications, notamment la propulsion aéronautique. Toutefois, les turbomachines produisent des niveaux d'émissions d'espèces polluantes qui ne sont plus acceptés. C'est pourquoi, la compréhension des phénomènes physiques mis en jeu dans les chambres de combustion est essentielle pour aider au développement de moteurs plus propres. Dans de tels foyers, le carburant est injecté sous la forme d'un brouillard de gouttes, ce qui génère de fortes interactions avec l'écoulement d'air turbulent et la flamme. L'objectif de cette thèse est de contribuer au développement de modèles en combustion diphasique en vue d'améliorer la capacité prédictive des outils de simulation numérique. Pour cela, un nouveau moyen d'essais dédié à l'étude des flammes diphasiques turbulentes a été conçu et une base de données expérimentales a été constituée (conditions inertes et réactives). Des visualisations simultanées de la diffusion de Mie des gouttes et du taux de dégagement de chaleur ont permis de mettre en évidence une structure de flamme complexe ainsi que l'existence de différents régimes de combustion. Un autre point important de ce travail a été d'analyser statistiquement la distribution spatiale de gouttes en conditions réactives à l'aide d'une méthode de mesure originale. Cette analyse a permis de quantifier les distances inter-gouttes (plus proches voisines) en différents points de l'écoulement et d'estimer les erreurs liées au traitement des données via une approche numérique. En outre, il apparaît que la distribution spatiale des gouttes s'apparente à une loi aléatoire uniforme alors que les modèles de combustion de gouttes s'appuient souvent sur une loi régulièreNowadays, combustion of hydrocarbons is widespread in many engineering applications, including aeronautical propulsion. However, gas turbines produce pollutant emission levels that are no longer accepted. Therefore, understanding physical phenomena involved in combustion chambers is a major issue to help to the development of more eco-friendly engines. In aero-engine combustors, fuel is injected as a spray of droplets which generates a strong interaction with the turbulent air flow and the flame. This thesis aims at contributing to the development of two-phase combustion models to improve the predictive ability of numerical simulation tools. To do so, a new test setup dedicated to the study of two-phase turbulent flames has been designed and an experimental database has been built (non-reactive and reactive conditions). Simultaneous visualizations of Mie scattering droplets and heat release rate have highlighted a complex flame structure and the existence of different spray combustion regimes. Another important point of this work was to perform a statistical analysis of the spatial distribution of droplets under reactive conditions using an original measurement method. This analysis permitted to measure the inter-droplet distances (nearest neighbor) in different points of the flow and to assess the errors related to the processing of data through a numerical approach. It further appears that the spatial distribution of droplets is similar to an uniform random law while droplet combustion models are often based on a regular law
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Thi, Ngoc Ha Tran. "Diagnostics par spectroscopies femtosecondes des caractéristiques physiques d'un milieu en combustion." Besançon, 2004. http://www.theses.fr/2004BESA2006.
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