Thèses : « Fluide (gaz et liquide) »

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Raynal, Ludovic. « Instabilité et entrainement à l'interface d'une couche de mélange liquide-gaz ». Université Joseph Fourier (Grenoble ; 1971-2015), 1997. http://www.theses.fr/1997GRE10222.

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Résumé :

Le present travail concerne l'etude d'une couche de melange entre une phase liquide lente et une phase gazeuse rapide. Cette etude s'inscrit dans le cadre des recherches sur les mecanismes de brisure primaire appliquees au probleme de combustion dans les moteurs fusee. Nous nous sommes interesses a determiner experimentalement des grandeurs globales caracteristiques de l'entrainement comme la longueur de dard liquide, c'est a dire la longueur de coherence du jet liquide, et l'angle d'ouverture du spray, ainsi que les mecanismes fins de l'instabilite de cet ecoulement cisaille. La modification de la tension de surface et de la viscosite du liquide a permis de montrer que la longueur de dard n'est correlee ni par le nombre de weber ni par le nombre de reynolds liquide. On montre que le parametre principal qui quantifie l'entrainement de liquide, et qui donc fixe cette longueur, est le rapport des flux de quantite de mouvement. Une correlation impliquant ce parametre et le nombre de reynolds de l'ecoulement de gaz est proposee. L'angle d'ejection est quant a lui essentiellement constant si l'on se place dans le referentiel lie a l'interface, il vaut alors approximativement 50 degres. Ces deux resultats experimentaux sont confortes par des modeles simples. La destabilisation de l'interface et sa dependance sur les conditions initiales sont bien predites par une analyse de stabilite lineaire de l'ecoulement liquide-gaz. Il s'avere que la longueur et la vitesse caracteristiques du probleme sont respectivement fixees par l'epaisseur de vorticite du profil de vitesse du gaz et par la moyenne des vitesses des courants ponderees par la racine de leur densite. Ce resultat est obtenu quelque soit la nature des ecoulements (laminaires ou turbulents) en sortie d'injecteurs. Enfin, les mecanismes possibles gouvernant la formation des gouttes a partir des perturbations de surface sont discutes.

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Naciri, Ahmed. « Contribution à l'étude des forces exercées par un liquide sur une bulle de gaz : portance, masse ajoutée et interactions hydrodynamiques ». Ecully, Ecole centrale de Lyon, 1992. http://bibli.ec-lyon.fr/exl-doc/TH_T1574_anaciri.pdf.

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Résumé :

La modélisation des écoulements diphasiques à bulles se heurte à un certain nombre de difficultés liées essentiellement à la méconnaissance des mécanismes physiques à l'échelle de la bulle, en particulier la force exercée par un liquide en mouvement non uniforme sur la bulle et les effets d'interaction hydrodynamique entre bulles. De ce fait, nous nous sommes intéressés dans ce travail à trois mécanismes de base : -La quantification de la force de portance, soit expérimentalement dans le cas d'une bulle placée dans un écoulement en rotation ; ceci nous a permis d'évaluer le coefficient de portance et de montrer que sa valeur est comprise entre celle obtenue pour un fluide parfait et celle déduite des simulations numériques pour une sphère solide ; soit théoriquement pour un corps axisymétrique place dans un écoulement faiblement cisaillé de fluide parfait ou on a montre l'égalité entre le coefficient de portance et celui de masse ajoutée. -La détermination expérimentale de la quantité de fluide déplacé par une bulle isolée et la comparaison de ce phénomène à celui de masse ajoutée. II s'est avéré dans cette étude que lorsque l'interface de la bulle demeure approximativement sphérique on a l'égalité entre ces deux quantités. -L'évaluation de la force mutuelle d'interaction entre deux bulles de même diamètre montant dans un liquide au repos. Les résultats sont comparés à la théorie de fluide parfait où on montre que celle-ci décrit correctement l'interaction lorsque la répartition du champ de pression constitue l'effet dominant. Ceci tombe en défaut lorsque les effets du sillage sont ressentis par l'une des deux bulles. L'utilisation du résultat concernant la force de portance dans un code de calcul développé au Laboratoire montre que la démarche suivie dans le cadre de ce travail peut aider à l'amélioration des lois de fermeture utilisées dans les modélisations des écoulements a bulles.

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Del, Pozo Mariano. « Transfert de matière et de chaleur particule-liquide en lit fluidise gaz liquide-solide ». Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 1992. http://www.theses.fr/1992INPL044N.

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On étudié les transferts de matière et de chaleur liquide-solide ainsi que le transfert de matière gaz-liquide dans des réacteurs à lit fluidisé gaz-liquide-solide de billes de verre de 3 et 5 mm. L'étude du transfert local de matière liquide-solide utilise la réduction électrochimique de l'oxygène dissous; elle met en évidence l'influence du nombre de points de contact entre billes et le rôle de chaque phase dans le transfert. L'étude du transfert particule-lit fait appel a une technique originale et met en évidence les limites des analogies classiques entre les transferts de matière et de chaleur. Les résultats de ces études sont interprétés à l'aide d'un modèle film-pénétration à renouvellement d'interface. On propose une technique d'étude de la fréquence des collisions entre particules. Cette technique met en évidence la différence de comportement entre une électrode fixe et une électrode mobile. Le coefficient volumétrique d'absorption est mesuré à l'aide d'une variante de la technique classique de désorption dans l'azote. L'ensemble des résultats obtenus met en lumière l'influence considérable que peut avoir un angle d'inclinaison, même minime, de la colonne par rapport à la verticale sur les caractéristiques hydrodynamiques et de transfert

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Cappello, Vincenzo. « Extrapolation des réacteurs agités gaz-liquide par modélisation tridimensionnelle de l'hydrodynamique, transferts et cinétique ». Thesis, Université Clermont Auvergne‎ (2017-2020), 2020. http://www.theses.fr/2020CLFAC040.

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Résumé :

Dans le cadre de la production de bio-carburants, les fermenteurs agités aérés sont utilisés la culture de micro-organismes car ils permettent d’assurer un bon transfert d’oxygène entre gaz et liquide, tout en homogénéisant de manière efficace la concentration en substrats. Dans le cas de la production d’enzyme par le champignon filamenteux Trichoderma reesei (une étape clef de la production d’éthanol 2G), le transfert d’oxygène est dégradé par la rhéologie non-newtonienne du moût fermentaire. Par ailleurs, les volumes fermentaires nécessaires aux futures unités de production de bioéthanol sont tellement élevés, de l’ordre de plusieurs centaines de m3 ou plus, que l’homogénéité des substrats n’est plus assurée.Dans ce contexte, la finalité des travaux présentés était de développer un outil de prédiction de performances et d’extrapolation des fermenteurs aérés, basé sur la mécanique des fluides numériques (ou CFD : Computational Fluid Dynamics), et permettant de coupler l’hydrodynamique, la rhéologie, le transfert de matière ainsi que le métabolisme simplifié des microorganismes. Pour arriver à cela, plusieurs étapes expérimentales ont été préalablement menées.Les tailles de bulles présentes dans divers milieux (filtrat fermentaire, milieux modèles) ont été caractérisées à l’aide d’une technique de sonde optique développée à IFPEN lors de travaux antérieurs, mais encore jamais appliquée aux milieux non-newtoniens. Ces mesures inédites de tailles de bulles ont été complétées par la caractérisation du transfert gaz/liquide (kLa) dans chaque système étudié, et la combinaison des différents résultats a permis de développer un modèle de coefficient de transfert (kL) à implémenter dans le modèle CFD. Par ailleurs, des caractérisations hydrodynamiques de type Temps de mélange (par colorimétrie et traitement d’image) et Vélocimétrie (par tube de Pavlov) ont été menées dans les milieux visqueux aérés pour valider les simulations hydrodynamiques.Le modèle développé, basé sur une approche diphasique Eulérienne, et une description moyennée des champs de vitesse (approche dite RANS : Reynolds Averaged Navier-Stokes équations) est utilisé pour illustrer la dégradation du mélange lors de l’extrapolation de la production d’enzymes. Ce phénomène se traduit par l’apparition de gradients de concentrations en substrats (sucres, oxygène dis- sous). Les résultats issus du modèle seront utilisés pour guider les futurs développements technologiques de fermenteurs, ainsi que pour mener des cultures biologiques représentatives de type scale-down, en fermenteurs multizones. Les simulations numériques et les expériences de scale-down permettront d’évaluer la résistance des microorganismes aux gradients de concentrations en substrats subis dans les fermenteurs industriels
Mechanically-agitated reactors are widely used in aerobic fermentation, because they provide good mixing of reactants and high performance in terms of oxygen mass transfer. In the enzyme production process by filamentous fungi Trichoderma reesei, the mass transfer is hindered by the complex rheology of the fermentation broth. This process is a key step in the production of second-generation ethanol; however, because of the high fermentation volumes (∼ 100 m3) required for future bioethenol production units, the reactor scale-up is challenging. In fact, by increasing the size of the fermenter, large scale substrate gradients tend to appear.In this framework, the objective of this study is to develop a predictive tool based on Computational Fluid Dynamics (CFD) for the design and scale-up of aerated reactors. The numerical model here proposed, allows one to characterize such systems by coupling hydrodynamics, rheology, mass transfer, and a simplified metabolic model. To assess the fidelity of the model, several experimental analyses were carried out. Bubble size in shear-thinning liquids and in fermentation broth was measured thanks to a novel technique that was previously developed at IFPEN. This measuring techniques is based on phase- detective optical probes, and its use in stirred tank reactors and in viscous liquids was validated during this study. Bubble size measurements were supplemented with gas-liquid transfer coefficient (kLa) and gas holdup measurements. By combining these data, it was possible to develop a dimensional model for the liquid-side mass transfer coefficient (kL), that served to model the mass transfer mechanism in the CFD simulations.Moreover, the reactor hydrodynamics was characterized in terms of mixing time (via colorimetric method and image processing), and liquid velocity (with the Pavlov tube). These data were then used to quantify the accuracy of the simulations. The numerical model — based on the two-phase Eulerian model, and on Reynolds-averaged Navier-Stokes equations — was used to highlight the mixing degradation that accompanies the scale-up of the protein production process. Results from coupled simulations (distribution of substrate and oxygen concentrations) will be used to guide future design and technology optimization of fermenters, as well as to develop more representative scale-down models for microbial cultures. CFD simulations and scale-down data will assess the microorganisms’ resistance to exposure to substrate content variation inside industrial reactors

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Tavakoli, Gheynani Touraj. « Hydrodynamique et transfert gaz-liquide non newtonien en fluidisation triphasique ». Toulouse, INPT, 1989. http://www.theses.fr/1989INPT039G.

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La fluidisation gaz-liquide-solide est etudiee experimentalement du point de vue hydrodynamique (vitesse minimale, expansion, retentions du liquide et du gaz) et du point de vue transfert de matiere par absorption d'oxygene. Les mesures hydrodynamiques sont effectuees avec divers liquides newtoniens et non newtoniens et par analogie on determine une viscosite apparente. Par rapport a l'eau, l'ecoulement est profondement modifie par la coalescence qui produit un regime a bulles deformees ou a bouchons. Cependant, les retentions sont assez peu influencees par la viscosite de meme que par le diametre des particules. En transfert de matiere, les profils de concentration en oxygene dissous sont traites par le modele a dispersion axiale et fournissent les coefficients caracteristiques, de la dispersion axiale et du transfert volumetrique. L'accroissement de viscosite se traduit essentiellement par une forte reduction du coefficient volumetrique de transfert en raison de la reduction d'aire interfaciale. Par contre, l'influence de la vitesse de gaz reste tres importante. Le modele peut etre ameliore par la prise en compte de la coalescence, par l'intermediaire d'une reduction axiale exponentielle de ce coefficient volumetrique

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Fu, Taotao. « Ecoulements gaz-liquide et comportement des bulles en microcanaux ». Thesis, Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 2010. http://www.theses.fr/2010INPL030N/document.

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Résumé :

Les écoulements gaz-liquide constituent un axe de recherche très actif en microfluidique. Le rapport des débits entre les deux phases, la formation de bulles et les champs de vitesse des microcanaux ont été étudiés dans cette thèse, en utilisant une caméra numérique rapide et un microsystème de Particule Image Velocimetry (micro-PIV). En particulier, le diagramme des phases gaz-liquide ont été établi dans des microcanaux carrés ; la formation des bulles en fluides tant newtoniens que non newtoniens a été étudiée en détail dans plusieurs configurations géométriques telles que T-injonction et flow-focusing. Les mécanismes régissant la formation d'une bulle ont été modélisés pour chaque étape : expansion, amincissement et rupture. L'étape amincissement de la traînée d'une bulle est notamment contrôlée par une pression orthogonale qui dépend du débit du liquide. Dans le cadre de flow-focusing, le mécanisme de la rupture du film gazeux peut être décrit par une loi d'échelle reliant l'épaisseur minimale du film au temps restant juste avant la rupture avec un exposant 1/3. Le caractère non newtonien de fluides PAAm allonge la traînée d'une bulle par rapport aux fluides newtoniens. Enfin, l'étude de la coalescence entre bulles a été entreprise à l'échelle microscopique ainsi que le comportement complexe des trains de bulles dans des réseaux de microcannaux
Gas-liquid two-phase flow is an important research project in microfluidics. The gas-liquid two-phase flow, the bubble formation and moving behaviours in microchannels were investigated, by using a high speed digital camera and a micro Particle Image Velocimetry (micro-PIV). The gas-liquid two-phase flow in vertical rectangular microchannels was investigated and a flow pattern map was constructed; the bubble formation in both Newtonian and non-Newtonian fluids in cross-flowing microfluidic T-junctions and flow-focusing devices was investigated; the bubble formation process could be divided into expansion, collapse and pinch-off stages; the collapse speed of the gaseous thread in the second stage is controlled by the squeezing pressure, and is proportional to the liquid flow rates; while the minimum width of the neck of the gaseous thread in the third stage for bubble formation in flow-focusing devices could be scaled with the remaining time to the ultimate pinch-off as a power law relationship with an exponent of 1/3; the PAAm solutions prolong the gaseous thread in the tangential direction of the neck; bubble coalescence in a microchannel with an expansion section was studied; the bubble behavior in a microchannel with a loop was also investigated

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Kuwahara, Takuya. « Caractérisation des régimes d'écoulement diphasique gaz-liquide par fluide magnétique : appareillage, mesures, traitement du signal et analyse de données ». Châtenay-Malabry, Ecole centrale de Paris, 2008. http://www.theses.fr/2008ECAP1064.

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Les écoulements de fluides diphasiques gaz-liquide interviennent dans de nombreux domaines d'applications. En particulier, l'obtention des paramètres clés de ces écoulements pour l'analyse et la conception de systèmes de conversion d'énergie reste aujourd'hui un sujet actif de recherche. Le but de la présente thèse est de proposer de nouvelles techniques peu couteuses de mesure des paramètres clés tel que taux de vide, vitesse de bulle et régime d'écoulement. Les techniques utilisent un fluide magnétique. Pour un écoulement air-eau les mesures peuvent être obtenues en ajoutant une petite quantité de fluide magnétique dans l'eau. On propose un cadre théorique permettant la dérivation du taux de vide à partir des mesures de réponse en voltage. L'estimation de la vitesse de bulle est obtenue en appliquant une transformée en ondelette complexe au signal de réponse en voltage. L'identification du régime d'écoulement est réalisée par une technique d'analyse de données de type réseau de neurones artificiel utilisant des fonctions à base radiale. Les considérations théoriques de mesures présentées sont validées par comparaison avec des techniques usuelles (intrusives ou couteuses) de mesures des caractéristiques diphasiques. Le procédé innovant de mesure non intrusive présenté dans cette thèse est démontré produire de faibles erreurs relatives sur les caractéristiques recherchées. De plus, les techniques de traitement du signal et d'analyse de données utilisées permettent d'atteindre l'extraction des caractéristiques quasiment en temps réel. Enfin, les paramètres clés peuvent être mesurés simultanément à partir du même signal, ce qui rend très simple l'instrumentation de mesure.

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Oladyshkin, Sergey. « Découplage de la thermodynamique et hydrodynamique et solutions asymptotiques des problèmes d'écoulement compositionnel gaz-liquide en milieux poreux ». Thesis, Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 2006. http://www.theses.fr/2006INPL059N/document.

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Résumé :

Le travail actuel traite le problème de l'écoulement gaz-liquide compositionnel pour la représentation d'un puits dans des simulations de réservoir. L'objectif est de développer les rapports analytiques qui pourraient lier la pression de puits, la saturation et les concentrations de composant à leurs valeurs moyennes dans chaque zone de l'influence de puits. Nous avons montre que des N-2 équations décrivant le transport des concentrations de phase peuvent être transformées en équations ordinaires (différentiation en ce qui concerne la pression) indépendantes du temps et de l'espace examinant le long des lignes de courant. Ces équations transformées représentent des relations thermodynamiques additionnelles réduisant le degré de liberté thermodynamique. En raison de ceci le variance thermodynamique du modèle compositionnel limite s'avère égal à 1 pour tout nombre de composants chimiques. Cette transformation assurent se découplage total du modèle compositionnel limite dans le nouveau modèle thermodynamique et le modèle hydrodynamique, qui peut être resoved inedpendently d'un un autre. Le modèle thermodynamique décompose est totalement indépendant sur l'hydrodynamique, et décrit le comportement d'équilibre d'un système gaz-liquide ouvert. Ce modèle contient les équations d'équilibre et la EOS classiques, aussi bien que les N-2 nouvelles équations appelées la "Delta-loi", qui déterminent la variation de composition d'un système ouvert dans lequel la masse de chaque composant n'est pas conservée. Le modèle hydrodynamique décompose a été utiliser pour développer les solutions asymptotiques des problèmes d'écoulement de gaz-condensat. Le problème a été montré perturbé singulièrement avec la formation d'une couche limite à voisinage du puits. Dans cette couche la propriété basique de contraste des mobilities de gaz et de liquide est perturbée. On développe une technique spéciale qui permet de construire des expansions asymptotiques sous forme de deux diverses séries: le primer est valide loin du puits (l'expansion extérieure), alors que le second dans valide à voisinage du puits (la couche limite ou l'expansion intérieure). En appliquant la méthode asymptotique suggérée, nous avons développé les solutions asymptotiques pour le problème de l'écoulement multicompositionnel de gaz-condensat àu puits dans un domaine borné à un débit variable. En plusieurs cas la solution peut être obtenue sous la forme analytique, alors qu'en cas général de l'écoulement la méthode mène à une solution de semi-analytical, présentée comme problème initial pour une équation. Cette solution, même étant présenté en forme non-analytique, est beaucoup plus simple que le modèle compositionnel original, car l'équation pour la saturation ne dépend pas de la pression locale, mais dépend de la pression de bord seulement. Dans le dernier chapitre nous avons prolongé cette approche au cas quand la pression capillaire n'est pas négligée. Nous avons supposé cependant que les forces capillaires sont inférieures à la différence de pression entre le puits et la bord de réservoir, dus à ce que nous avons appliqué la méthode de perturbation pour petit nombre capillaire inverse. On obtient les solutions asymptotiques améliorées qui tiennent compte de l'effet capillaire. Simulations numériques montrées que ces effets sont maximaux àu voisinage du puits. Le cas d'une exploitation à long terme du réservoir. Tout d'abord, la simulation traditionnelle du comportement de réservoir peut être effectuée avec l'ECLIPSE en ajoutant la méthode de Peaceman de représentation bonne, qui est une relation analytique pour la pression de puits par l'intermédiaire du débit de production. Cette relation inclut une saturation condensat qui peut être évaluée comme saturation moyenne de réservoir. Une telle simulation fournit un bon résultat pour la pression de puits (ou le débit de production), et un bon résultat pour la saturation de bord, mais des données faibles pour la saturation de puits. Cette valeur peut être calculée en utilisant les solutions asymptotiques suggérées dans le présent projet. Le cas d'un puits de production à court terme (un essai de puits). Il est suffisant de simuler le comportement de réservoir dans le domaine de l'influence de puits, en supposant que l'état de frontière demeure invariable (et connu a priori). Dans ce cas-ci les solutions asymptotiques suggérées dans le travail de presnet peuvent être directement employées pour simuler le problème (sans employer l'ECLIPSE). Le problème de l'écoulement de gaz-condensat à une fracture. Nous avons construit un champ plutôt arbitraire avec des lignes de courant orientées à la fracture, en supposant que la fracture joue le rôle d'une décharge, et les lignes de courant sont stationnaire. Pour une ligne de courant arbitraire nous avons reformulé le modèle d'écoulement de gaz-condensat dans des coordonnées cartésiennes. Pour ce problème nous avons développé les expansions asymptotiques
The present work deals with the problem of the compositional gas-liquid flow for the well representation in reservoir simulations. The objective is to develop analytical relationships which would be able to link the wellbore pressure, saturation and component concentrations to their mean values within each zone of the well influence. It is shown that N-2 equations describing the transport of phase concentrations can be transformed into the space- and time-independent ordinary differential equations (differentiation with respect to pressure) when examined along flow streamlines. These transformed equations represent additional thermodynamic relations reducing the thermodynamic degree of freedom. Due to this the thermodynamic variance of the limit compositional model is shown to be equal to 1 for any number of chemical components. This transformation ensure a total splitting of the limit compositional model into the new thermodynamic model and a hydrodynamic model, which may be resoved inedpendently of one another. The split thermodynamic model is totally independent on the hydrodynamic one, and describes the equilibrium behaviour of an open gas-liquid system. This model contains the classic equilibrium equations and EOS, as well as N-2 new differential equations called the "delta-law" which determine the composition variation in an open system, in which the mass of each component is not conserved. The split hydrodynamic model consists of two equations for pressure and saturation. The split hydrodynamic model was used to develop asymptotic solutions of gas-condensate flow problems. The problem was shown to be singularly perturbed with formation of a boundary layer in the vicinity of the well. In this layer the basic contrast property of gas and liquid mobilities is perturbed. A special technique is developed which enables to construct asymptotic expansions in the form of two various series, one of them is valid far from the well (the exterior expansion), while the second one in valid in the vicinity of the well (the boundary-layer or interior expansion). By applying the suggested asymptotic method, we have developed the asymptotic solutions for the problem of multi-component gas-condensate flow to a well in a bounded domain at a variable flow rate. In several cases the solution may be obtained in the analytical form, while in general case of flow the method leads to a semi-analytical solution presented as an initial problem for a differential equation. This solution, even being presented in non-analytical form, is much simpler than the original compositional model, as the equation for saturation does not depend on the local pressure, but on the boundary pressure only. In the last chapter we extended this approach to the case when the capillary pressure is not neglected. We assumed however that the capillary forces are lower than the pressure difference between the wellbore and reservoir boundary, due to which we applied the perturbation method over the small inverse capillary number. The improved asymptotic solutions are obtained which take into account the capillary effect. Numerical simulations shown that these effects are maximal in the vicinity of the well. For the practice, the obtained asymptotic solutions may be used in the following way to resolve the problem of gas-condensate well representation. The case of a long-term exploitation of the reservoir}. First of all, the traditional simulation of the reservoir behaviour can be performed with ECLIPSE by adding the Peaceman method of well representation, which is an analytical relation for the wellbore pressure via the production rate. This relation includes a condensate saturation which can be evaluated as a mean reservoir saturation. Such a simulation provides a good result for the wellbore pressure (or the production rate), and a good result for the boundary saturation, but poor data for the wellbore saturation. This value can be calculated next by using the asymptotic solutions suggested in the presented project. The case of a short-term well production (a well test). It is sufficient to simulate the reservoir behaviour in the domain of the well influence, by assuming that the boundary state remains invariable (and known a priori). In this case the asymptotic solutions suggested in the presnet work can be directly used to simulate the problem (without using ECLIPSE)

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Soualmia, Amel. « Structure et modélisation d'écoulements internes de gaz et de liquide à phases séparées ». Toulouse, INPT, 1993. http://www.theses.fr/1993INPT132H.

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Dans les ecoulements internes de gaz et de liquide, les interactions entre les vagues, le courant moyen et la turbulence sont a l'origine d'ecoulements secondaires comme l'ont montre des travaux precedents, dont les principaux resultats sont rappeles dans une revue bibliographique. Les resultats d'experiences en canal rectangulaire et circulaire sont presentes: ils concernent la determination des champs moyens de vitesse et des composantes du tenseur de reynolds dans chaque phase et la caracterisation du champ de vagues. Ils permettent de preciser les conditions d'apparition des ecoulements secondaires. Une base de donnees complete pour le canal rectangulaire est ainsi obtenue sur laquelle s'appuient les essais de modelisation numerique. Dans le gaz, la generation des ecoulements secondaires est controlee par l'anisotropie de la turbulence due aux variations transversales de la rugosite interfaciale provoquee par la refraction du champ de vague: une fermeture algebrique au second ordre du tenseur de reynolds permet de rendre compte de maniere satisfaisante de l'organisation tridimensionnelle de l'ecoulement du gaz si la distribution de rugosite est donnee. Dans le liquide, une procedure de moyenne de phase permet de separer fluctuations orbitales et turbulentes: les termes d'interaction responsables de la generation de la vorticite moyenne longitudinale sont mis explicitement en evidence. Avec une fermeture au premier ordre des contraintes turbulentes et un couplage a l'ecoulement de gaz par le frottement interfacial, le modele de la phase liquide est valide de facon satisfaisante. On dispose ainsi d'un modele couple de gaz et de liquide qui predetermine l'ecoulement a phases separees, si les caracteristiques des vagues sont connues

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Vial, Christophe. « Apport des méthodes de la mécanique des fluides à l'étude des contacteurs gaz/liquide : expérience et simulation numérique ». Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 2000. http://docnum.univ-lorraine.fr/public/INPL_T_2000_VIAL_C.pdf.

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Ce travail est consacré à l'étude expérimentale, la modélisation et la simulation numérique d'une colonne à bulles et d'un réacteur à gazosiphon à recirculation externe. Il comporte trois parties. Dans un premier temps, nous avons mis au point la métrologie nécessaire à la mesure de paramètres hydrodynamiques globaux et locaux dans les écoulements à bulles. Dans cette partie, des méthodes de traitement des fluctuations du signal de pression en paroi ont été développées pour l'identification du régime d'écoulement, et trois techniques de mesures ont été adaptées aux écoulements à bulles pour mesurer la vitesse locale de la phase continue : le tube de «Pavlov», une méthode électrochimique et la vélocimétrie laser Doppler. Ces méthodes ont complété les techniques déjà disponibles pour étudier la dynamique de la phase gaz : sondes optiques locales et sonde Doppler à réflexion d'ultrasons. Cet ensemble de méthodes de mesure nous a ensuite permis de caractériser l'hydrodynamique des deux réacteurs. Les transitions de régime ont été déterminées. Les paramètres mesurés, aussi bien à l'échelle locale qu'à l'échelle du réacteur, sont: le taux de vide, la vitesse, la taille et la morphologie des bulles, ainsi que la vitesse du liquide et ses fluctuations locales. La contrainte tangentielle de frottement, qui ne pouvait être mesurée, a été estimée à partir d'un modèle simple. Finalement, l'évolution de tous ces paramètres a été analysée en fonction du débit de gaz, de son mode de distribution et du régime d'écoulement. Enfin, l'ensemble des données expérimentales obtenues aux échelles locales et globales sur les deux réacteurs a été comparé aux résultats fournis par un logiciel commercial de CFD. Différentes formulations de la traînée, des forces additionnelles et de la turbulence ont été utilisées pour obtenir le meilleur accord possible entre calculs et expériences. La capacité de ce code commercial à prédire correctement l'écoulement ainsi que ses limitations actuelles ont été étudiées
This work is devoted to the experimental study, the modelling and the numerical simulation of the hydrodynamics of a bubble column and an external loop airlift reactor. It includes three parts. First, measuring techniques have been developed to study the local and global hydrodynamic parameters of the bubbly flow. In this section, several treatments of the fluctuating wall pressure signal have been developed to identify the prevailing flow regime; three measuring techniques have been adapted to bubbly flows in order to measure the local velocity of the continuous phase: the "Pavlov" tube, an electrochemical method and Laser Doppler Velocimetry. These techniques have completed the methods already available to study the dynamics of the gas phase: local optical probes and an ultrasound Doppler technique. Then, this set of measuring techniques has been used to characterise the hydrodynamics in both reactors. Regime transitions have been deterrnined. The local and global parameters which have been measured are: the gas hold-up; the velocity, the size and the morphology of the bubbles; the liquid velocity and its local fluctuations. The Reynolds shear stress, which could not be measured, has been estimated using a simple model. The evolution of these parameters has been related to the gas flow rate, the gas distribution and the hydrodynamic regime. The whole experimental data are finally compared to the predicted values obtained using a commercial CFD code. Several models of drag, additional forces and turbulence have been used to obtain the best agreement between calculations and experiments. The ability of this commercial code to predict correctly the flow and its current limits have been highlighted

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Gadoin, Émilie. « Régime intermittent "gaz-liquide" en conduite horizontale : écoulements non établis et transitoires ». Toulouse, INPT, 1993. http://www.theses.fr/1993INPT152H.

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En ecoulement de gaz et de liquide en conduite, on observe, pour une large plage de debits, un phenomene d'intermittence conduisant au passage successif de poches de gaz et de bouchons de liquide. Une telle situation physique est frequente en transport diphasique d'hydrocarbures. L'etude presentee, sur les regimes intermittents gaz-liquide en conduite horizontale, est focalisee sur les effets resultants de l'etablissement de l'ecoulement et les effets transitoires a partir d'une double approche: theorique et experimentale. Au plan theorique, une ecriture exacte ne faisant pas appel a l'hypothese de periodicite spatio-temporelle est developpee pour les ecoulements instationnaires. Cette formulation aboutit a un modele a deux fluides et deux configurations pour lequel des fermetures sont proposees et qui est potentiellement apte a prendre en compte les effets de coalescence ainsi que les echanges aux frontieres de configuration. La strategie de modelisation en ecoulement non etabli transitoire repose sur l'hypothese couramment admise que les lois de fermeture, resultant d'un equilibre local, sont calculees comme en ecoulement etabli stationnaire. La partie experimentale repond au double aspect associe a la problematique de la modelisation. Une banque de donnees complete est realisee en ecoulement stationnaire. Pour les deux lois de fermeture cles du regime intermittent, la confrontation des resultats a la modelisation est satisfaisante pour la vitesse des poches mais montre quelques lacunes pour la fraction de gaz dans les bouchons. L'ecoulement transitoire est etudie par sa reponse temporelle a des perturbations en echelon en entree ou en sortie de conduite. Trois ondes sont mises en evidence par moyenne d'ensemble. Une onde de taux de vide, lente, qui se propage dans le sens de l'ecoulement a la vitesse du gaz et s'accompagne d'une perturbation de structure. Deux ondes de pression, rapides, qui se propagent dans le sens et a contre sens de l'ecoulement avec une vitesse relative par rapport au liquide sensiblement identique

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Thiéry, Régis. « Les systèmes eau-gaz-sels : modélisation des équilibres de phases et application aux fluides géologiques ». Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 1996. http://docnum.univ-lorraine.fr/public/INPL_T_1996_THIERY_R.pdf.

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Résumé :

Les équilibres de phase dans les systèmes eau-gaz-sels jouent un rôle central en géologie, et trois aspects importants de leur modélisation à partir des équations d'état sont développés. Une nouvelle méthode est proposée afin de faciliter le calcul formel des fonctions thermodynamiques. La première application est la description de tous les équilibres de phases à basse température (T < 30°C) dans le système CO2-CH4-N2 à l'aide d'une équation cubique. La reproduction des pressions de saturation a été améliorée sensiblement dans le domaine critique. Associé a un modèle de calcul des densités, ce nouveau modèle permet de déterminer avec précision les propriétés v-x des inclusions fluides. La deuxième application concerne la modélisation des équilibres liquide-gaz des systèmes eau-sels à haute température (T > 100°C) à partir d'un modèle développé avec l'aide de la mean spherical approximation (msa) et décrivant les propriétés thermodynamiques des mélanges d'ions et de dipôles. Le diagramme de phases global a été établi et montre l'influence des paramètres physiques (moment dipolaire, diamètre des ions et des dipôles) sur la topologie des diagrammes de phases. Le modèle msa permet de reproduire de manière satisfaisante les équilibres liquide-vapeur du système H2O-NaCl, à condition de prendre en compte la formation des paires d'ions à haute température (T > 400°C) ou dans les phases de faible densité. La troisième application concerne les équilibres de phases dans les systèmes eau-gaz-sels impliquant des clathrates de gaz à basse température (T < 30°C), qui se forment dans les inclusions fluides et dans les sédiments des marges continentales (leg odp 164). La distribution des hydrates de gaz marins et la nature des fluides associés ont été interprétées à l'aide d'un modèle de stabilité des hydrates et à partir des analyses des fluides échantillonnés

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Waz, Emmanuel. « Approches lagrangienne et experimentale des écoulements gaz-liquide en cuve agitée : application à un procédé de purification de l'aluminium liquide ». Toulouse, INPT, 2001. http://www.theses.fr/2001INPT037G.

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Résumé :

La dispersion de gaz par un agitateur implanté dans une cuve agités est étudiée expérimentalement afin de proposer la modélisation des écoulements gaz/liquide par une approche lagrangienne. Basé sur une représentation de l'agitateur sous la forme d'une "boîte noire", le modèle proposé au cours de cette étude a été validé expérimentalement sur un système eau/air à l'échelle industrielle. Localement, nous avons comparé la rétention gazeuze ainsi que la vitesse ascensionnelle des bulles. Globalement, la modélisation permet de prédire la répartition du gaz dans la cuve, la transition entre les regimes de dispersion, la rétention gazeuze et à un degré moindre la diminution de puissance due à l'introduction de gaz dans la cuve. Les résultats numériques sont similaires aux expériences pour les régimes de chargement et de dispersion complète. Dans un deuxième temps, nous avons appliqué le modèle aux écoulements aluminium/argon dans le procédé Alpur dont le rôle est de purifier l'aluminium liquide, notamment en éliminant l'hydrogène dissous dans le métal liquide. La comparaison des systèmes eau/air et aluminium/argon a permis d'identifier les paramètres de transposition des fluides modèles vers les fluides industriels : le diamètre des bulles et leur forme. Des expériences par radioscopie X ont permis de mesurer la taille des bulles d'argon dans l'aluminium ainsi que leur coefficient de traînée. Une ultime étape de tests du modèle a été réalisée dans l'aluminium à partir de données locales (fréquence de bullage, trajectoire des bulles) et globales (rétention gazeuze). Par ailleurs, lanalyse des trajectoires des bulles, permet de proposer des critères hydrodynamiques clés pour l'amélioration de la connaissance de l'influence de l'agitation sur l'élimination de l'hydrogène dissous dans l'aluminium liquide
Turbulent gas-liquid flows in a stirred vessel have been investigated experimentally in order modelthe two-phase flow using a Lagrangian approach. Based on a representation of the agitator by fixing experimental flow profiles, the modelused during this study was experimentally validated with a water-air system at an industrial scale. The numérical approach correctly describes the transition between the flooding-loading and loading-complete dispersion regimes, and predicts axial gas velocity, local and overall gas holdup quite well. The numerical results are similar to those of the experiments for the loading and complete dispersion. The model was then applied to the aluminium-argon flows in the Alpur process whose role is to purify liquid aluminium and to eliminate the dissolved hydrogen in the molten metal. Comparison of the water-air and aluminium-argon systems makes it possible too identify the parameters of transposition from model fluids to industrial fluids i. E. The bubblr diameter and form. The size of the argon bubbles in aluminium and their drag coefficient are determinated using X-radioscopy experiments. In addition, key hydrodynamic criteria have been suggested with the aim to improve the understanding of the influence of mixing on the elimination of dissolved hydrogen in liquid aluminium

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Salkin, Louis. « Création, stabilité et rupture d'interfaces fluides ». Phd thesis, Université Rennes 1, 2014. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01070794.

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Résumé :

Nous présentons plusieurs expériences d'hydrodynamique interfaciale illustrant des procédés de création, stabilité et rupture d'interfaces fluides, liquide/liquide ou liquide/gaz. Dans un premier temps, nous étudions le processus de fragmentation d'objets déformables, gouttes et bulles, par un obstacle rectangulaire ou une boucle asymétrique placés dans un canal microfluidique. La deuxième partie de ce travail se consacre à des expériences menées avec des bulles et films liquides minces formés à l'aide d'eau savonneuse ou de liquides très visqueux. Après avoir revisité quelques surfaces minimales adoptées par un film de savon à l'équilibre, nous étudions divers mécanismes de formation de bulles et de bulles interfaciales. Dans ces deux parties, nos études sont menées en faisant varier de façon systématique les paramètres hydrodynamiques, physicochimiques et géométriques contrôlant chaque expérience. Nous interprétons les résultats obtenus en microfluidique à l'aide d'arguments simples basés notamment sur l'analogie électro-hydraulique aux bas nombres de Reynolds, tandis que l'analyse dimensionnelle et des lois d'échelle permettent de décrire la plupart des comportements expérimentaux des bulles et films liquides minces.

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Haidara, Modibo. « Impulsions de Trichel dans le cyclohexane liquide et les gaz comprimés ». Grenoble 1, 1988. http://www.theses.fr/1988GRE10160.

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Résumé :

Resultats d'etude de la conduction electrique de liquides non polaires tres purs (cyclohexane, n-propane) en geometrie pointe-plan, en fonction du rayon de courbure de la pointe et de la pression hydrostatique (p<->10**(7)pa)

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Boucker, Marc. « Modélisation numérique multidimensionnelle d'écoulements diphasiques liquide-gaz en régimes transitoire et permanent : méthodes et applications ». Cachan, Ecole normale supérieure, 1998. http://www.theses.fr/1998DENS0032.

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Résumé :

Ce travail est consacré au développement d'une méthode de résolution numérique d'un modèle simplifie d'écoulements diphasiques liquide-gaz, a sa mise en œuvre dans une maquette logicielle et a sa validation sur des configurations d'écoulements stationnaires et instationnaires. Le modèle d'écoulement diphasique considéré est une restriction du modèle général à deux fluides comprenant deux équations de bilan de masse et deux équations de bilan de quantité de mouvement. Ce système ne peut se mettre sous forme conservative et sa partie convective n'est pas hyperbolique. Une méthode volumes finis fondée sur le schéma volumes finis a flux caractéristiques est appliquée a ce système et adaptée au cas tridimensionnel sur des maillages non structures formes de tétraèdres. Une discrétisation originale du terme non conservatif dans le cas multidimensionnel est proposée. Une formulation implicite non linéaire du schéma numérique permet d'atteindre de grandes valeurs du nombre de cfl (supérieur a 100). Par ailleurs, les contraintes visqueuses sont prises en compte dans un algorithme à pas fractionnaire au moyen d'une discrétisation par éléments finis. Le passage de la discrétisation volumes finis a la discrétisation éléments finis est réalisé a l'aide des techniques de projections appelées passerelles volumes finis - éléments finis. Les calculs sur des cas test de validation ont permis d'obtenir les principaux résultats suivants : démonstration de la faisabilité de calculs sur un modèle diphasique a deux fluides non hyperbolique, en 3d sur des maillages non structures ; la gamme des taux de vide est accessible numériquement sur presque toute son étude ; l'efficacité du traitement implicite en temps pour atteindre des états stationnaires est démontrée.

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Grall, Véronique. « Étude expérimentale d'écoulements diphasiques liquide-gaz en mini-canaux et en milieu poreux modèle ». Toulouse, INPT, 2001. http://www.theses.fr/2001INPT033H.

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Nous nous intéressons dans le cadre de ce travail à des écoulements diphasiques gaz-liquide co-courants ascendants en milieu poreux grossier (taille des pores supérieure au millimètre). Les situations considérées se distinguent des situations classiques par des effets capillaires qui ne sont plus dominants à l'échelle du volume élémentaire représentatif, par des effets d'inertie pouvant être importants et par une instationnarité marquée de l'interface liquide-gaz. Les écoulements sont étudiés expérimentalement dans deux structures modèles : des mini-canaux à section rectangulaire sans et avec constrictions, et un réseau bidimensionnel de cylindres spatialement périodique. Un premier volet est consacré aux écoulements fortement inertiels. Les différents régimes observés sont caractérisés, les pertes de charges et les saturations sont mesurées en fonction des vitesses superficielles de chaque phase. Ces données sont ensuite utilisées pour évaluer différents modèles proposés dans la littérature et basés sur des extensions empiriques de la loi de Darcy-Forchheimer. Cette évaluation met en évidence les limitations de ces modèles. Ceci conduit à proposer, pour le cas des mini-canaux, une nouvelle modélisation, plus physique, s'inspirant des méthodes développées pour les écoulements diphasiques en conduite. Cette approche fait cependant appel à un paramètre d'ajustement qui semble dépendre du caractère plus ou moins marqué des instationnarités interfaciales. La complexité générale des écoulements étudiés dans ce premier volet nous incite à revenir à une situation plus simple dans une double perspective de compréhension fine et de simulation numérique directe. Cette situation fait l'objet du second volet de la thèse. Nous y étudions l'ascension de trains de bulles sous l'action de la gravité dans un liquide au repos saturant le milieu modèle constitué par le réseau de cylindres spatialement périodique. Les trajectoires, vitesses d'ascension, déformations de bulles et conditions d'appariement sont étudiées expérimentalement pour la gamme des débits d'injection modérés. Aux plus forts débits, des situations complexes caractérisées par des appariements multiples, des coalescences et des ruptures d'amas conduisant à la formation d'un cône de dispersion sont observées.

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Marcandelli, Céline. « Hydrodynamique, transfert de chaleur particule-fluide et distribution des phases dans les réacteurs à lit fixe à écoulement à co-courant descendant de gaz et de liquide ». Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 1999. http://www.theses.fr/1999INPL093N.

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Les normes de plus en plus sévères sur la teneur en soufre des produits pétroliers amènent à améliorer les performances des réacteurs d'hydrodésulfuration, tant par la recherche de catalyseurs plus efficaces que par un perfectionnement du procédé. Un problème majeur des réacteurs à lit fixe, utilisés pour conduire ces réactions, est la distribution du liquide et du gaz sur le solide. Dans ce contexte, une étude de l'hydrodynamique, du transfert de chaleur particule-fluide et surtout de la distribution du liquide au sein du réacteur a été entreprise. Ces expériences ont été réalisées dans des conditions proches du cas réel, notamment par l'utilisation d'extrudés polylobés. Néanmoins ces mesures ont aussi été menées avec un solide sphérique pour permettre une comparaison avec les résultats de la littérature. Une augmentation des vitesses superficielles de gaz ou de liquide provoque une augmentation des pertes de charge et du coefficient de transfert de chaleur et une amélioration de la distribution des phases. La saturation du liquide est une fonction croissante de la vitesse du liquide et décroissante de la vitesse du gaz. Une diminution de la taille du solide ou l'utilisation d'extrudés amène à une hausse des pertes de charge, de la saturation et du transfert de chaleur. Les extrudés favorisent la dispersion radiale du liquide. En milieu inhibiteur de coalescence, la formation de mousse cause une forte augmentation des pertes de charge, une diminution du transfert de chaleur et une forte ségrégation de l'écoulement des phases gaz et liquide. La qualité de distribution des phases en entrée de réacteur s'avère jouer un rôle primordial sur l'écoulement dans le lit. Cependant le contrôle de cette qualité ne suffit pas à s'affranchir des problèmes de distribution dans le lit.

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Touil, Abdellah. « Modélisation des jets diphasiques liquide vapeur et du "Rain-Out" ». Phd thesis, Ecole Nationale Supérieure des Mines de Saint-Etienne, 2005. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00012084.

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Résumé :

Ce travail vise à modéliser les jets diphasiques de gaz liquéfiés et s'intéresse en particulier à la vitesse et au diamètre des gouttes formées au voisinage de l'orifice ( diamètres de brèche compris entre quelques millimètres et quelques dizaines de centimètres ). Le modèle calcule l'évolution le long du jet de la température, de la concentration en fluide, de la taille et de la vitesse des gouttes et calcule surtout la fraction de « rain-out » (liquide qui se dépose au sol). Ce travail est une contribution au développement d'outils pour estimer des distances de sécurité dans le cadre des études de danger.
Une campagne expérimentale a permis de mesurer le débit du jet, le diamètre et la vitesse des gouttes qui résultent de sa fragmentation , ainsi que la fraction de « rain-out ». Fluide : eau surchauffée ; températures de réservoir : 110 à 160°C ; pressions de réservoir : 3 à 10 bar abs ; géométries de la brèche : orifices -diamètres 2 et 5 mm- et conduites -diamètre 2 mm, longueur 100 mm et diamètre 5 mm, longueur 250 mm-.
Les mesures nous ont permis de valider le modèle proposé pour le débit de l'écoulement dans une conduite ou un orifice, ainsi que pour le jet de brouillard. Les mesures de distribution granulométrique des gouttes nous ont permis de mettre en évidence une population de « grosses gouttelettes » (150 µm < d < 600 µm), très minoritaires en nombre, mais qui représentent plus de 80 % de la masse. Même si l'existence de ces « grosses gouttelettes » n'a jamais encore été signalée dans la littérature et si le mécanisme physique qui les génère n'est pas élucidé, elles nous paraissent nécessaires pour comprendre le caractère hétérogène du « rain-out » : l'observation montre clairement des gouttes qui tombent sous le jet de brouillard.
Partant d'un échantillon parmi nos mesures et celles du CCPS sur d'autres fluides (CFC-11, Cyclohexane, Méthylamine, Cl2), nous avons proposé une corrélation pour le diamètre « nécessaire » des gouttelettes (celui qui conduit le modèle à prévoir le « rain-out » correct). Notre modèle, complété par cette corrélation, permet de prévoir la fraction de « rain-out » à [-10 %, +30 %] près, soit une amélioration significative de l'état de l'art.

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Magnifotcham, François. « Ecoulements diphasiques gaz-liquide. Dynamique et thermique des réacteurs ouverts en régime stationnaire ou transitoire ». Perpignan, 1994. http://www.theses.fr/1994PERP0174.

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Résumé :

La presente etude traite des ecoulements de convection et des transferts thermiques dans les fours verriers equipes de bouillonneurs. Nous avons realise une etude experimentale sur des maquettes et developpe des modeles pour decrire les ecoulements de convection generes par la remontee de trains de bulles dans un fluide visqueux et les phenomenes de retrait de la mousse sous l'action des contraintes visqueuses a la surface du bain. Les essais sur maquette ont necessite une etude prealable des conditions de similitude. Nous analysons ensuite par imagerie la formation et l'ascension des bulles dans un fluide visqueux et nous proposons des modeles pour estimer la vitesse de remontee des bulles en interaction hydrodynamique, la force de bouillonnage et le retrait de la mousse superficielle. Des experiences de visualisation des ecoulements par tomographie laser permettent de determiner le champ de vitesses de la phase liquide dans une maquette et de valider un modele numerique tridimensionnel. Dans une seconde partie, nous presentons des mesures de vitesses et de temperatures dans une maquette representative d'un four verrier en relation avec les previsions du modele numerique et nous montrons le role determinant des bouillonneurs dans la dynamique et la thermique des fours verriers. Nous examinons enfin les phenomenes transitoires associes a une modification du debit en air des bouillonneurs ou de la puissance de chauffe du bain

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Naillon, Antoine. « Écoulements liquide-gaz, évaporation, cristallisation dans les milieux micro et nanoporeux : études à partir de systèmes modèles micro et nanofluidiques ». Phd thesis, Toulouse, INPT, 2016. http://oatao.univ-toulouse.fr/17681/1/Naillon.pdf.

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Résumé :

Les écoulements en milieux poreux sont omniprésents tant dans la nature que dans l'industrie. Les travaux menés dans cette thèse ont pour objectif d’étudier ces écoulements en présence de liquide et de gaz. Cela correspond aux situations d'imbibition (ou invasion capillaire), de drainage (ou déplacement d'un fluide mouillant par la mise en pression d'un fluide non mouillant), et d'évaporation (ou de séchage). L'étude se base sur l'utilisation de systèmes modèles artificiels. Une première partie de ce travail se concentre sur les écoulements liquide-gaz dans les milieux dont la taille des pores est inférieure à 100 nm. Ces milieux sont dits nanoporeux. A cette échelle, différents phénomènes sont susceptibles de modifier les écoulements liquide-gaz par rapport à ce qui est observé à l’échelle micrométrique : accrochage de la ligne de contact, pression fortement négative en phase liquide ou cavitation par exemple. Des expériences sont donc nécessaires pour mieux caractériser ces écoulements. En parallèle, les récents progrès en nanofabrication permettent d’obtenir des systèmes dont la profondeur peut descendre jusqu’à quelques nanomètres. Cette approche, désormais classique à plus grande échelle, nous fournit un outil innovant pour étudier les écoulements dans des milieux nanoporeux modèles, en deux dimensions. Un atout évident de ce type de modèles est qu'ils permettent une visualisation directe des deux phases, liquide et gaz. Des dispositifs nanofluidiques en silicium-verre et à profondeur constante ont été réalisés dans la gamme 20-500 nm. Un nouveau procédé de nanofabrication basé sur une lithographie laser à niveau de gris a été développé afin d’obtenir des dispositifs à profondeurs variables en une seule étape. Les expériences d'imbibition et un modèle théorique ont mis en avant que la pressurisation du gaz accélère son transport dans le liquide. Ensuite, des expériences de drainage ont été réalisées dans des dispositifs nanofluidiques avec des pressions de l’ordre de 20 bars. Des simulations sur réseau de pores utilisant l’algorithme de percolation d'invasion ont montré que les motifs d'invasion expérimentaux correspondaient à ce qui était attendu à l’échelle micrométrique pour des écoulements à faible nombre capillaire. Enfin, l'évaporation en nanocanaux a révélé des cinétiques intéressantes d'apparition et de croissance de bulles dans le liquide. Une ouverture est faite sur l'intérêt de poursuivre ces études dans des systèmes déformables. La deuxième partie de cette thèse s'est focalisée sur la cristallisation du chlorure de sodium à l'échelle d’un pore micrométrique. Dans le cas particulier du séchage d'une solution de sel, l'évaporation amène à la cristallisation des espèces dissoutes. Ce phénomène est largement impliqué dans la problématique de la conservation des oeuvres d'arts ou de la détérioration précoce des édifices. Les mécanismes qui conduisent à la génération de contraintes par un cristal sur une paroi, appelée pression de cristallisation, ne sont pas encore admis tant à l’échelle macro que microscopique. Des déformations induites par la cristallisation du sel ont été observées dans des dispositifs microfluidiques verre-polymère (PDMS). La vitesse de croissance d’un cristal a été mesurée à haute cadence d'acquisition, aboutissant à une nouvelle valeur de la constante de cinétique de réaction, supérieure d'un à deux ordres de grandeur aux données de la littérature. Un modèle numérique prédit l'évolution du champ de concentration en sel dissous lors de la croissance du cristal. Complété par une analyse théorique qui a mis en avant un nombre de Damkhöler prenant en compte les propriétés de transport et la taille du pore, il a permis de construire un diagramme de phase qui traduit les conditions favorables à la génération de contraintes par un cristal sur une paroi. Enfin, un mécanisme de génération de contraintes négatives entraînant la fermeture du pore a été observé.

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Susianto. « Absorption simultanée de SO 2 et NO 2 dans un réacteur gaz-liquide mécaniquement agité ». Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 2001. http://www.theses.fr/2001INPL015N.

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Résumé :

Dans le cadre du traitement d'un effluent gazeux contenant simultanément du dioxyde de soufre (SO 2) du dioxyde d'azote (NO 2), l'objectif de l'étude est d'utiliser, après absorption des deux réactifs dans une phase aqueuse, le caractère réducteur des ions sulfites pour transformer les ions nitrites en produits moins pénalisants vis-à-vis de l'environnement, la réaction étant effectuée a une température voisine de la température ambiante. La réaction entre les ions sulfites et nitrites est étudiée a 25 °c dans un réacteur ferme mécaniquement agite en présence d'un excès de sulfites. Elle dépend fortement du ph. Pour les ph fortement acides (pH < 1), la réaction conduit a la formation de protoxyde d'azote (N 2O). En milieu légèrement acide (pH compris entre 4 et 5), les ions nitrites sont transformes en acide hydroxylamine disulfonique (HADS). Pour des ph compris entre 2 et 3, la transformation fait apparaitre les deux étapes précédentes et une troisième étape correspondant a une disparition de l' HADS. Enfin, pour des ph neutres et basiques, il n'y a aucune interaction entre les ions nitrites et sulfites. La cinétique de la réaction entre les pH 4 et 5 est du premier ordre pour chacun des deux réactifs et pour les ions h , la valeur de la constante de vitesse a 25°c étant égale a 3,92 x 10 [puissance]3 mol -2. L 2. S -1. L’absorption simultanée du dioxyde de soufre et du dioxyde d'azote est ensuite étudiée dans réacteur gaz-liquide mécaniquement agite, ferme pour la phase liquide et ouvert pour la phase gazeuse. Après avoir précise la nature de l'écoulement de la phase gazeuse au sein du réacteur, les caractéristiques de transfert gaz-liquide des deux réactifs sont évaluées de manière indépendante pour chacun des deux réactifs a pH 4 et 5. Les variations du débit de réactif transféré et de l'efficacité du transfert gaz-liquide sont précisées en fonction du débit volumique de phase gazeuse. L’absorption simultanée des deux réactifs montre que le transfert du SO 2 est limite par la résistance diffusionnelle en phase gazeuse. En revanche, celui de NO 2 est modifié et augmente sensiblement par suite de la réaction entre les ions nitrites et sulfites. Une modélisation simplifiée du réacteur gaz-liquide permet de rendre compte des variations au cours du temps des concentrations de sulfites et de nitrites de la phase aqueuse du réacteur gaz-liquide mécaniquement agité.

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Leclerc, Arnaud. « Conception, réalisation et évaluation de réacteurs micro-structurés gaz-liquide pour des procédés chimiques à fortes contraintes ». Lyon 1, 2007. http://www.theses.fr/2007LYO10316.

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Résumé :

La technologie silicium permet aujourd'hui de concevoir de réacteurs micro-structurés dans lesquels les transferts de matière et de chaleur sont améliorés en raison du grand rapport surface sur volume caractéristique des petites échelles. Malgré le nombre croissant de recherches dans ce domaine, assez peu de dispositifs sont aujourd'hui disponibles pour l'étude de réactions gaz-liquide, à haute pression et à haute température. En s'aidant notamment de la Mécanique des Fluides Numérique, différents types de micro-contacteurs gaz-liquide (à film et à phases dispersées) ont donc été conçus et réalisés. Les plus aboutis en terme d'hydrodynamique (contacteurs à écoulement de Taylor) ont été caractérisés à l'aide de réactions supports exigeantes : une hydrogénation catalytique asymétrique (30°C, 1-5bar) ainsi qu'une oxydation partielle d'hydrocarbure en phase liquide (200°C, 25bar). La mise en œuvre de cette dernière avec une alimentation gaz riche en oxygène a permis d'augmenter significativement la productivité du réacteur, et ce dans des conditions de sécurité totale grâce à l'emploi de canaux réactionnels de petites dimensions
Current silicon micro-machining techniques make now possible the manufacturing of micro-structured reactors with inner dimensions as low as a few micrometers. A major consequence of their high surface-to-volume ratio is a significant increase of heat and mass transfers which make them appropriate for the investigation of demanding reactions. In spite of the increasing amount of research in this field, very few devices can be used at both high pressure and temperature for the study of gas-liquid reactions. Therefore, several film and dispersed phase contactors have been designed and manufactured, notably with the help of Computational Fluid Dynamics. Taylor flow based contactors, considered as the more convenient in terms of hydrodynamics, were caracterized using an asymetric hydrogenation (30°C, 1-5bar) as well as a partial liquid phase oxidation (200°C, 25bar). Thanks to the intrinsic safety of micro-channels, the latter was also conducted with an enriched oxygen gas feed, thus leading to a significant improvement of the reactor’s productivity

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Yu, Qinggen. « Etude de l'écoulement gaz-liquide dans un coude à 180° : influence de l'inclinaison du coude et du sens de l'écoulement ». Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 1989. http://www.theses.fr/1989NAN10375.

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Résumé :

On a étudié l'écoulement ascendant et descendant azote-eau dans un coude à 180° positionné horizontalement, verticalement ou incliné à 45° de type « C ». Les résultats expérimentaux concernent : la carte d'écoulement, la chute de pression, le taux de vide, et le frottement pariétal, ces deux dernières quantités sont mesurées localement dans les sections situées à 0°, 15°, 45°, 90°, 135°, 165°, 180° de l'entrée du coude par une sonde optique et des sondes électrochimiques. Le diamètre intérieur et le rayon de courbure du coude sont respectivement D=44 mm et R=220 mm; les plages de mesure (1≤V1≤3m/s, 0≤VG≤1 m/s), couvrent les régimes à bulles et à poches; les essais sont effectués dans des conditions de température et de pression proches de l'ambiante. La configuration d'écoulement dépend essentiellement de la combinaison des forces centrifuge, de flottabilité, et d'inertie. La distribution de phase est décrite en détail par les courbes d'isotaux de vide, les profils du taux de vide dans le plan de symétrie, l'évolution du taux de vide maximal et moyen le long du coude etc. ; des corrélations donnant le taux de vide moyen dans chaque section et dans le coude ont été proposées, ainsi que des relations de type Lockhart-Martinelli modifiées, basées sur les données expérimentales, pour les chutes de pression dans le coude et dûe à la présence du coude. En écoulement descendant à poches, la différence entre le frottement maximal et minimal est très importante; nous avons observé qu'en écoulement à bulles, l'injection de gaz dans le coude peut réduire le frottement global. Des mesures complètes (taux de vide local, chute de pression, frottement local, régimes d'écoulement) dans des conditions étendues (coude place suivant 3 inclinaisons et 2 sens d'écoulement) nous permettent ainsi d'avoir des informations fines sur ce type d'écoulement et de mettre en évidence l'influence des différents paramètres géométriques et dynamiques

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Vassilev, Assen. « Étude expérimentale et numérique des phénomènes à l'interface d'une poche de gaz immobilisée au sein d'un écoulement permanent de liquide ». Lyon 1, 2006. http://www.theses.fr/2006LYO10253.

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Résumé :

Les phénomènes interfaciaux au sein d'une poche de gaz, immobilisée et soumise à un écoulement liquide permanent sont étudiés par voies expérimentale et numérique. L’approche expérimentale concerne trois longueurs de la poche et des régimes d’écoulement laminaires et turbulents. Deux régions interfaciales sont identifiées : le front et le corps. Ce dernier correspond à la partie plane de l’interface et se divise en trois zones. Il est le siège de deux types d’ondes : ondes progressives et ondes figées dont la nature est expliquée par la théorie des ondes en eaux profondes. Un modèle théorique décrivant le transfert de masse, observé à travers l'interface, est développé. Les résultats de l’approche numérique reproduisent correctement la forme globale de la poche et du front. En revanche, ils ne prédisent l’existence que d'une seule zone interfaciale, siège d'ondes progressives dont la longueur d'onde correspond à la longueur caractéristique des recirculations au sein de la poche
The phenomena at gas-liquid interface are studied experimentally and numerically. In the experimental part, a gas pocket is immobilized and immerged in a steady liquid flow. Both laminar and turbulent flow regimes are investigated. The study is based on three different gas pockets. Two interfacial regions of the gas pocket are recognized: front and body. The analysis of the body reveals zones where traveling and frozen waves appear. The last are explained using the deep-water-waves theory. Besides, a theoretical model describing the mass transfer across the interface is developed. In the numerical part, two-dimensional unsteady calculations are performed using a commercial code. The modeled shape of the pocket and its front are quite well reconstructed. In contrast, no distinct zones are predicted by the model. The interface is homogeneous and characterized only by traveling waves which wavelength corresponds to the characteristic vortex length encountered inside the gas phase

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Hihn, Jean-Yves. « Contribution a l'etude d'un lit fluidise triphasique inverse fonctionnant a contre-courant : hydrodynamique et transfert de matiere gaz/liquide ». Chambéry, 1992. http://www.theses.fr/1992CHAMSA13.

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Ce travail est une contribution a l'etude des lits fluidises gaz/liquide/solide inverses, fonctionnant a contre-courant de gaz et de liquide. Cette technique concerne la mise en suspension de particules dont la masse volumique est inferieure a celle du liquide, celui-ci constituant la phase continue descendante. La premiere partie est consacree a l'hydrodynamique a travers les limites du procede, le comportement du lit, les differentes retentions de phases ainsi que les vitesses minimales de fluidisation. Nos essais, ainsi que ceux precedemment acquis au laboratoire, ont ete realises avec le systeme air/eau, avec ou sans inhibiteur de coalescence, pour quatre types de particules, de masse volumique, variant entre 30 et 880 kg. M#-#3 et de dimensions voisines. Dans la deuxieme partie, nous nous interessons au coefficient volumetrique de transfert de matiere k#l. A entre les phases liquide et gazeuse. Dans la litterature, nombreuses sont les methodes concernant la mesure de ce parametre, mais elles sont souvent specifiques a un seul type de contacteur, voire de conditions operatoires. Apres en avoir teste quelques-unes sans succes, nous avons choisi de mettre au point une methode specifique qui reponde a nos contraintes techniques. Des essais ont d'abord ete realises en colonne a bulles afin de valider la methode. Ils se sont poursuivis en presence de particules de liege, de mousse syntactique, et de polyethylene. Les resultats presentent l'evolution du k#l. A en fonction des vitesses du gaz et du liquide. Nous les avons ensuite rassembles sous la forme de correlations adimensionnelles

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Bonometti, Thomas Magnaudet Jacques. « Développement d'une méthode de simulation d'écoulements à bulles et à gouttes ». Toulouse : INP Toulouse, 2006. http://ethesis.inp-toulouse.fr/archive/00000195.

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Ducom, Gaëlle. « Etude de procédés hybrides pour la nanofiltration de macroémulsions : couplage avec une déstabilisation chimique et avec un écoulement gaz / liquide ». Toulouse, INSA, 2001. http://www.theses.fr/2001ISAT0017.

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Résumé :

Cette étude est centrée sur le procédé de nanofiltration appliqué au traitement de fluides de coupe de type macroémulsions. L'objectif est d'améliorer ce procédé, dont la principale limitation est liée aux phénomènes de colmatage par dépôt de gouttes et de polarisation de concentration qui réduisent le flux de perméat. A cet effet, deux procédés ont été étudiés : l'utilisation d'un écoulement intermittent gaz / liquide dans le concentrat et le couplage avec une déstabilisation chimique de l'émulsion. Le premier procédé permet d'obtenir une amélioration du transfert à travers la membrane pour plusieurs types de solutions : émulsions stabilisées ou non stabilisées d'huile dans l'eau et suspensions de bentonite. L'amélioration du flux de perméat atteint un facteur 2,4 dans certaines conditions opératoires. Une caractérisation de l'hydrodynamique des écoulements gaz / liquide dans un module plan a permis d'une part d'acquérir une banque de données des paramètres observables de l'écoulement et d'autre part, la détermination des contraintes de cisaillement à la paroi des membranes par une méthode électrochimique. L'amélioration du flux en nanofiltration a alors été reliée à certains paramètres hydrodynamiques. Par contre, dans les conditions opératoires étudiées, le second procédé ne permet pas d'observer une amélioration du flux de perméat, ce qui a été expliqué en partie par les phénomènes osmotiques. Plusieurs mécanismes de déstabilisation d'une émulsion ont été identifiés en fonction de la concentration en sel
This study concerns the nanofiltration process applied to cutting oil fluids in the form of macroemulsions treatment. The aim is to enhance this process productivity, which is essentially limited by fouling in the form of oil drops deposit and by polarisation concentration. Both phenomena induce low permeate fluxes. For that, two processes were studied: use of air sparging and coupling with a chemical destabilisation of the emulsion. The first process allows flux enhancement for several kinds of solutions: stabilised or non-stabilised emulsions and clay suspensions. The permeate flux enhancement can reach a factor 2. 4 depending on the operating conditions. Two-phase flow in the concentrate compartment of a flat sheet cell was characterised. A data bank of flow characteristics was obtained and wall shear stresses at the membrane surface were determined using an electrochemical method. Flux enhancement in nanofiltration was then linked to some hydrodynamic parameters. On the other hand, in the operating conditions of this study, the second process does not induce flux enhancement, which was partly explained by osmotic phenomena. Several destabilisation mechanisms of the emulsion were identified, depending on the salt concentration

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Adeline, Sylvère. « Etude expérimentale d'instabilités interfaciales d'un jet liquide par analyse d'image et transformée en ondelettes ». Rouen, 1999. http://www.theses.fr/1999ROUES033.

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Ce mémoire présente une étude expérimentale de l'instabilité d'un jet liquide cylindrique dans une atmosphère calme issu de buses de différentes longueurs. Cette étude est basée sur la réalisation d'une technique particulière d'imagerie destinée à l'analyse des interfaces du jet liquide. Des outils de traitement d'image et d'analyse par ondelettes ont été développés pour permettre une analyse statistique de plusieurs grandeurs caractéristiques de l'instabilité du jet en chute libre : la longueur de rupture, le nombre d'onde, le taux de croissance et l'amplitude interfaciale de perturbation. Le suivi temporel des phénomènes a été également réalisé pour les mesures de ces grandeurs et ainsi de la célérité d'onde. Un dispositif d'excitation électrohydrodynamique du jet liquide a été mis en place permettant d'étudier l'influence de l'amplitude initiale de pertubation. Les résultats expérimentaux ainsi obtenus en fonction de la vitesse du jet en chute libre sont comparés avec les prédictions des théories d'instabilités temporelles et spatiales. Ces comparaisons ont montré la concordance entre l'expérience et ces théories pour les faibles vitesses du jet et la divergence importante entre celles-ci pour les vitesses plus importantes. Le point critique correspondant au maximum de la longueur de rupture du jet est attribué à un phénomène qui semble lié aux conditions de l'écoulement en sortie de buse. La diminution de l'amplitude initiale de perturbation estimée au niveau de la sortie de buse avec la vitesse du jet avant ce point critique est observée, celle-ci de manière indépendante du taux de croissance et du nombre d'onde. Cette étude a montré l'incidence de l'effet dynamique sur les processus de rupture du jet tel le profil de vitesse en sortie de buse et sa relaxation.

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Llamas, Juan David. « Étude expérimentale de la maldistribution des fluides dans un réacteur à lit fixe en écoulement à co-courant descendant de gaz et de liquide ». Thesis, Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 2008. http://www.theses.fr/2008INPL006N/document.

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Trois techniques de mesure différentes ont été utilisées pour étudier la distribution des fluides dans un lit fixe : la tomographie à fils, le collecteur de liquide et un ensemble de thermistances. La tomographie à fils, dont la première application dans le cadre des lits fixes est décrite ici, a permis, tout comme le collecteur de liquide, d’obtenir des résultats intéressants concernant l’influence de paramètres tels que la distribution initiale, le type de chargement et les débits de fluides sur la distribution du liquide. L’étude a notamment montré l’importance de bien définir la maldistribution de liquide en termes de la grandeur mesurée et a apporté un regard critique vis-à-vis des consensus généraux concernant l’effet sur la distribution de liquide de paramètres tels que le débit de gaz (dont les expériences ont montré qu’elle dépend du distributeur utilisé) et le type de chargement (l’hypothèse selon laquelle le chargement dense disperse mieux le liquide dans la direction radiale par rapport au chargement lâche n’a pas été vérifié). Une étude réalisée en régime à haute interaction a permis aussi d’observer la relation étroite qui existe entre la distribution initiale et le régime d’écoulement
Three different measuring techniques were used to study the fluid distribution inside a trickle-bed reactor: the wire mesh tomography, the liquid collector and a set of thermistors. The liquid collector and specially the wire mesh tomography, whose first application in trickle bed reactors is described here, yielded interesting results concerning the influence of variables such as the initial liquid distribution, the loading method and the fluid flow rates on liquid maldistribution. Among the main observations, the study illustrates the importance of well defining liquid maldistribution in terms of the measured quantity and prompts to some caution when referring to some “normally accepted facts” like the advantages in terms of liquid distribution obtained when increasing the gas flow rate (which depends, according to this study, on the quality of initial liquid distribution) or when using a dense loading of the catalyst (the hypothesis according to which, compared with a sock loading, dense loading favors radial dispersion was not verified by the study). Also, a study performed under high interaction conditions showed the intimate relationship between the inlet distribution and the flow regime observed inside the reactor

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BOUDH-HIR, MOHAMED ESSALAH. « Contribution a l'etude theorique de la structure et de la thermodynamique d'un fluide polaire au voisinage d'une surface ». Paris 6, 1987. http://www.theses.fr/1987PA066040.

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Le profil position-orientation donne par les approximations type msa, lhnc. . . Est identique a celui des spheres dures. Il est montre que, meme dans ce cas, il existe des orientations privilegiees. Loin de la surface, seul le potentiel image classique subsiste. Au voisinage de celle-ci, le resultat est plus complique et ne peut etre prevu par la theorie classique. Il est montre aussi qu'un potentiel anisotrope faible ( equiv. A kt) suffit pour produire des effets observables sur le plan experimental. Deux approximations ont ete comparees: blip et l'inegalite de gibbs-bogolioubov. Enfin, etude des fonctions de correlation de paire: il est montre que, sur la surface et loin de celle-ci, ces fonctions sont decrites par les potentiels direct et image. Dans la region intermediaire, la solution est plus compliquee

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Sanchez, Célia. « Hydrodynamique et transfert de matière gaz-liquide dans un nouveau contacteur à haute énergie : application à la désodorisation de l'air en assainissement ». Rennes 1, 2006. http://www.theses.fr/2006REN1S159.

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Afin de réduire l'emprise au sol et la taille des bâtiments alloués au traitement des effluents odorants sur les stations d'épuration des eaux usées, un nouveau procédé a été développé. Ce contacteur gaz-liquide à haute énergie, le CoReC, est original dans le sens où il permet de travailler à co-courant et à vitesses de gaz très élevées. Tout d'abord, l'hydrodynamique et le transfert de matière ont été caractérisés en déterminant l'influence de paramètres géométriques (sens d'écoulement) et opératoires (vitesse des fluides) sur la perte de charge, l'aire interfaciale, et les coefficients volumiques de transfert de matière côté gazeux et liquide. L'étape suivante a permis de démontrer les performances du CoReC pour l'élimination de composés odorants (hydrogène sulfuré, méthylmercaptan et ammoniac). L'analyse des résultats a conduit à la conception d'une unité semi-industrielle ayant permis d'effectuer des essais sur un effluent gazeux réel, issu d'une station d'épuration.

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Chopard, Fabrice. « Etude de la distribution d'un écoulement diphasique et de la condensation d'un fluide réfrigérant dans une conduite à section rectangulaire ». Aix-Marseille 1, 1992. http://www.theses.fr/1992AIX11059.

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De nouvelles mesures de la perte de charge diphasique et du taux de vide local ont ete effectuees pour ecoulement diphasique adiabatique ou en condensation dans un canal de section rectangulaire (lisse, arrangement d'obstacles en ligne ou en quinconce). Des correlations du taux de vide et du coefficient diphasique de frottement sont developpees a partir des donnees. Des comparaisons entre la chute de pression et l'intensification du transfert thermique sont presentees. Les points experimentaux sont determines dans des conditions industrielles de fonctionnement. Des cartes experimentales de repartition de taux de vide donnent des informations sur la distribution d'un ecoulement diphasique dans un arrangement d'obstacles. Nous demontrons que l'etude de la fonction densite de probabilite des fluctuations du taux de vide peut etre utilisee comme un indicateur objectif pour determiner le type de l'ecoulement diphasique en presence: ecoulement a bulles, a bouchons ou annulaire

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Llamas, Juan David Wild Gabriel Lesage François. « Étude expérimentale de la maldistribution des fluides dans un réacteur à lit fixe en écoulement à co-courant descendant de gaz et de liquide ». S. l. : S. n, 2008. http://www.scd.inpl-nancy.fr/theses/2008_LLAMAS_J_D.pdf.

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Llamas, Juan-David. « Etude expérimentale de la maldistribution des fluides dans un réacteur à lit fixe en écoulement co-courant descendant de gaz et de liquide ». Phd thesis, Institut National Polytechnique de Lorraine - INPL, 2008. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00376283.

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Trois techniques de mesure différentes ont été utilisées pour étudier la distribution des fluides dans un lit fixe : la tomographie à fils, le collecteur de liquide et un ensemble de thermistances. La tomographie à fils, dont la première application dans le cadre des lits fixes est décrite ici, a permis, tout comme le collecteur de liquide, d'obtenir des résultats intéressants concernant l'influence de paramètres tels que la distribution initiale, le type de chargement et les débits de fluides sur la distribution du liquide. L'étude a notamment montré l'importance de bien définir la maldistribution de liquide en termes de la grandeur mesurée et a apporté un regard critique vis-à-vis des consensus généraux concernant l'effet sur la distribution de liquide de paramètres tels que le débit de gaz (dont les expériences ont montré qu'elle dépend du distributeur utilisé) et le type de chargement (l'hypothèse selon laquelle le chargement dense disperse mieux le liquide dans la direction radiale par rapport au chargement lâche n'a pas été vérifié). Une étude réalisée en régime à haute interaction a permis aussi d'observer la relation étroite qui existe entre la distribution initiale et le régime d'écoulement.

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Hassan, Raouf. « Etude expérimentale et modélisation du transfert de matière gaz-liquide en cuve agitée en présence de fluides non-Newtoniens simulant des boues de station d'épuration ». Nantes, 2011. http://www.theses.fr/2011NANT2037.

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S'inscrivant dans le contexte de la digestion aérobie thermophile autotherme (ATAD) des boues, cette thèse est dédiée à l'étude de l'effet des propriétés rhéofluidifiantes de la phase liquide sur le transfert de matière gaz-liquide dans un digesteur de laboratoire (cuve agitée aérée en volume). Les boues étant un milieu complexe, il a été initialement choisi d'utiliser des fluides modèles (CMC, gomme de xanthane) dont les formulations sont déduites de la rhéologie des boues. Un jeu de 150 mesures de coefficients volumiques de transfert de matière gaz-liquide est établi, préalablement validé par la mise en œuvre de méthodes physique et chimique et la quantification de la contribution de l'aération de surface. A partir de là, une analyse dimensionnelle rigoureuse est développée afin de modéliser les variations de kLa lorsque la viscosité est dépendante du cisaillement (théorie de la similitude étendue au cas de propriétés variables). Une corrélation sans dimension a pu être établie en décrivant correctement toutes les propriétés rhéologiques (modèle de Williamson-Cross à la place de celui d'Ostwald-de-Waele). En parralèle, des mesures locales de rétention gazeuse et de taille de bulles sont réalisées (double sonde optique). Elles apportent des éléments de compréhension sur la manière dont la rhéologie de la phase liquide affecte transfert de matière gaz-liquide. Enfin, des simulations numériques d'écoulements sont réalisées dans ce réacteur de laboratoire et servent d'outil complémentaire pour étudier le transfert de matière gaz-liquide dans de tels milieux
In keeping with the context of sludge Autothermal Thermophilic Aerobic Digestion, this thesis reports investigations on the effects of shear-thinning properties of liquid phase on gas-liquid mass transfer inside a labscale ATAD reactor (volume-aerated stirred vessel). Sludge being a complex material, it has been chosen as a first step to use model fluids (CMC, xanthan gum) which formulation is deduced from sludge rheological characteristics. A set of 150 measurements of overall volumetric gas-liquid mass transfer coefficients is carried out. For validation purposes, both physical and chemical methods are tested and the relative contribution between surface and volume aerations is quantified. Supported by this database, a consistent dimensional analysis is proposed so as to rigorously model the variations of kLa when viscosity is dependent on shear rates (extension of the theory of similarity to the case of variable material properties). A unique dimensionless correlation is then obtained, provided that all the rheological properties are correctly taken into account (Williamson-Cross's model instead of Ostwald-de-Waele's model). In parallel, some local measurements of gas hold-up and bubble size are performed by means of a double-tip optic probe. They give some interesting elements for better understanding how and why the liquid rheology affects the absorption rates. At last, some numerical investigations inside this lab-scale ATAD reactor are presented and used as a complementary tool for studying the effect of rheology on gas-liquid hydrodynamics and mass transfer

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Moskalenko, Cendrine. « Étude des transitions de phases de fluides confinés dans le silicium poreux : mesures par calorimétrie différentielle et diffraction haute résolution des rayons X ». Université Joseph Fourier (Grenoble ; 1971-2015), 1998. http://www.theses.fr/1998GRE10150.

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La propriete originale du silicium poreux d'etre a la fois nanoporeux et monocristallin nous a permis d'obtenir des informations nouvelles en utilisant la diffraction des rayons x. Les resultats concernent l'etude structurale des couches de type p#+ formees sur un substrat oriente (111), la mesure du coefficient de dilatation thermique du silicium poreux et les deformations induites par la presence de cds dans les pores. La deuxieme motivation de cette these concernait l'etude plus fondamentale des changements de phases de fluides confines dans le silicium poreux. Du point de vue du fluide, la calorimetrie differentielle a ete utilisee pour mesurer les decalages en temperature des transitions de phases, lies aux effets de confinement. Un modele decrivant les mecanismes thermodynamiques de la transition confinee et tenant compte de la geometrie des pores, a permis de bien decrire les resultats experimentaux et de deduire la distribution de tailles des pores. Ce travail a pu etre applique a differents effets tels que la dissolution chimique ou l'homogeneite des couches. Du point de vue de la matrice poreuse, les deformations induites par les transitions liquide-vapeur et solide-liquide du fluide confine ont ete mesurees in situ par diffraction des rayons x. Dans le cas de l'adsorption, la valeur de la pression de vapeur correspondant a une amplitude de deformation maximale a ete mesuree et reliee a la taille des pores par l'equation de kelvin. En considerant les proprietes elastiques du silicium poreux, les contraintes capillaires induites par la presence de menisques dans les pores ont ete estimees lors de l'evaporation, et les resultats ont pu etre appliques au probleme du sechage de couches tres poreuses. D'autre part, la construction au cours de ma these d'un nouveau diffractometre a permis de mesurer in situ des deformations de la couche poreuse lors de la solidification du fluide organique au sein des pores, liees a l'existence de contraintes capillaires.

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Bouzid, Asma. « Conception de micro-générateur piézoélectrique pour des micro-dispositifs médicaux autonomes ». Electronic Thesis or Diss., Université de Rennes (2023-....), 2024. http://www.theses.fr/2024URENS106.

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Cette thèse vise à développer un système intégré et autonome en utilisant la technologie piézoélectrique soit pour l’actionnement ou pour la récupération d’énergie. Nous avons testé cette configuration sur un Lab on Chip (LOC) destiné à des applications médicales et environnementales. Ce LOC est utilisé pour la surveillance des polluants et des toxines dans des échantillons d'eau ou d'air. Pour assurer son bon fonctionnement, le LOC doit intégrer trois éléments essentiels : un système de fluidique, un système de détection et un système d'alimentation. La combinaison de ces trois composantes primordiales permet d'obtenir un dispositif autonome et totalement intégré. Dans le cadre de ce travail de recherche, deux systèmes sont mis en place : le système fluidique et le système d'alimentation. Au sein du premier système, une micro pompe à une membrane piézoélectrique a été étudiée à travers des analyses théoriques et des simulations sur COMSOL Multiphysics, confirmant la capacité du design choisi à pomper des débits importants de deux types de fluides, notamment les gaz et les liquides. Les résultats obtenus de cette étude ont montré que la micro pompe capable de fonctionner à des tensions faibles tout en manipulant des débits importants, pouvant aller jusqu'à plusieurs dizaines de microlitres. Cette capacité permet de répondre aux exigences en matière de quantité de fluide nécessaire à la circulation dans la zone de détection du système de laboratoire sur puce. Une puissance énergétique de l’ordre milliwatt a été calculé pour le bon fonctionnement de la micro pompe et ses modules électroniques. Pour répondre aux exigences énergétiques du système, un micro générateur piézoélectrique a également été développé. Ce dispositif convertit l'énergie biomécanique générée par la flexion du genou en énergie électrique, à travers une poutre piézoélectrique fixée à la face arrière du genou. Pendant la marche, la flexion du genou se transforme en énergie électrique, laquelle est ensuite mise en forme par un circuit redresseur de type AC-DC, rendant cette puissance exploitable par les composants électroniques du système. Les résultats obtenus de cette conversion indiquent que les niveaux de puissance générés augmentent avec l'intensité de la flexion du genou, atteignant des valeurs de dizaines de milliwatts qui se situent dans la plage nécessaire pour garantir un fonctionnement continu et en temps réel de système fluidique. Cette approche contribue à la réalisation d'un système intégré et autonome, optimisé tant sur le plan énergétique que fonctionnel
This thesis aims to develop an integrated and autonomous system using piezoelectric technology for both actuation and energy harvesting. We have applied this configuration in a Lab on Chip (LOC) designed for medical and environmental applications. This LOC is used for monitoring pollutants and toxins in water or air samples. To ensure its optimal functionality, the LOC must integrate three key components: a fluidic system, a detection system, and a power supply system. The combination of these essential elements results in a fully autonomous and integrated device. This research work focuses on the establishment of two systems: the fluidic system and the power supply system. Within the first system, a piezoelectric membrane micropump has been studied through theoretical analyses and simulations using COMSOL Multiphysics, confirming the design's capability to pump significant flows of two types of fluids, namely gases and liquids. The results of this study demonstrated that the micropump can operate at low voltages while handling substantial flow rates, reaching up to several tens of microliters. This capability addresses the fluid quantity requirements necessary for circulation in the detection area of the Lab on Chip system. An energy requirement of the order of milliwatts has been calculated for the proper functioning of the micropump and its associated electronic modules. To meet the system's energy demands, a piezoelectric microgenerator has also been developed. This device converts biomechanical energy generated by knee flexion into electrical energy through a piezoelectric beam attached to the back of the knee. During walking, the flexion of the knee transforms into electrical energy, which is then rectified by an AC-DC circuit, making this power usable by the system's electronic components. The results obtained from this conversion indicate that the generated power levels increase with the intensity of knee flexion, reaching values in the tens of milliwatts, which fall within the necessary range to ensure continuous and real-time operation of the fluidic system. This approach contributes to the realization of an integrated and autonomous system, optimized both in terms of energy efficiency and functionality

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Bonometti, Thomas. « Développement d'une méthode de simulation d'écoulements à bulles et à gouttes ». Toulouse, INPT, 2005. https://hal.science/tel-04582704.

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Le travail présenté concerne le développement d'un outil de simulation d'écoulements diphasiques dont les rapports de densité et de viscosité peuvent être grands, prenant en compte les effets capillaires, et où les interfaces évoluent librement sur un maillage fixe. Les applications visées concernent aussi bien les problèmes posés par le génie des procédés que par la propulsion ou les échanges océan-atmosphère. Le transport de ces interfaces est assuré par une méthode de capture de front sans reconstruction d'interface. On montre que cette méthode épaissit les zones interfaciales dans les régions de fort étirement et on propose une méthode de modification de la vitesse dans ces zones qui permet de s'affranchir du problème. L'outil numérique ainsi amélioré permet l'étude détaillée de plusieurs aspects de la dynamique des écoulements à bulles et à gouttes intervenant sur une gamme d'échelles de longueur allant de quelques dizaines de microns à quelques centimètres dans des configurations axisymétriques ou pleinement tridimensionnelles. Des simulations concernant la microfluidique sont comparées à des expériences très récentes. Enfin une étude de la dynamique d'une suspension comprenant jusqu'à 27 bulles a permis notamment de mettre en évidence l'influence du nombre de Reynolds des bulles sur l'intensité des fluctuations de vitesse qu'elles induisent dans le liquide
This work deals with the development of an interface-capturing method aimed at computing three-dimensional incompressible two-phase flows that may involve high density and viscosity ratios and capillary effects. The applications we have in mind concerns chemical engineering as well as environmental problems. We use a front-capturing method to advance the interface but do not perform any explicit reconstruction. We show that the base version of this method results in a smearing of the fronts in regions where the flow undergoes a stray stretching. We propose an improved technique in which the local velocity field within the fronts is modified and the above problem is fixed. This algorithm allows the interfaces to deform properly while maintaining the numerical thickness of the transition region within three computational cells. A detailed study of several aspects of the dynamics of two- and three-phase flows, such as drops in microchannels or hydrodynamic interactions in a bubble swarm, is then performed in both axisymmetric and three-dimensional configurations. The results concerning microfluidics are compared with very recent experiments. Finally, a study of the dynamics of a bubbly suspension involving up to 27 bubbles allow us among other things to enlighten the influence of the bubbles Reynolds number on the velocity fluctuations induced in the liquid

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Leboucher, Nicolas. « Stabilité et atomisation d'une nappe annulaire liquide soumise à deux courants gazeux avec effets de swirl : application aux futurs moteurs fusée cryotechniques ». Phd thesis, Chasseneuil-du-Poitou, Ecole nationale supérieure de mécanique et d'aéronautique, 2009. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00476808.

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Dans une optique d'amélioration ou de construction de moteurs fusée dérivés du modèle Vulcain, ce projet propose une nouvelle géométrie d'injecteur permettant l'atomisation efficace d'une nappe annulaire liquide en un brouillard de gouttelettes, nécessaire à un rendement élevé de combustion de propergols. Les images de tomographie et de visualisations rapides ont permis de comprendre les mécanismes de rupture de la nappe liquide par un courant interne et/ou externe tandis que la phase diluée a été caractérisée par les techniques de Vélocimétrie par Images de Particules et d'Interférométrie par Phase Doppler. Plusieurs modes de rupture ont été identifiés dépendant principalement du rapport du flux de quantité de mouvement gaz/liquide et une étude fréquentielle a été réalisée sur les battements de la nappe. Le mode qui nous intéresse plus particulièrement, nommé « arbre de Noël », permet une atomisation primaire beaucoup plus efficace que celui d'un jet liquide assisté par une couronne annulaire de gaz mais aussi d'obtenir une granulométrie plus faible des gouttes produites. L'étude des différents paramètres : rapport des densités de flux de quantité de mouvement gaz/liquide, pression ambiante et rotation du gaz a montré que les deux premiers cités ont une influence très importante sur la granulométrie tandis que la longueur de rupture de la nappe dépend principalement du premier et du dernier. La rotation du gaz modifie fortement la forme du profil de vitesse en sortie d'injecteur et donc du spray généré par la suite. Elle permet également une fluctuation plus faible de la longueur de rupture de la nappe et surtout une bonne homogénéisation de la vitesse des gouttes. Bien que ce type d'atomisation soit déjà particulièrement efficace, l'ajout d'une couronne de gaz externe améliore nettement l'atomisation.

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Cunsolo, Alessandro. « Relaxation phenomena in the THz dynamics of simple fluids probed by inelastic X-ray scattering ». Université Joseph Fourier (Grenoble), 1999. http://www.theses.fr/1999GRE10166.

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La dynamique a l'echelle atomique de differents exemples de fluides simples a ete etudiee dans le domaine de tres hautes frequences (thz) en utilisant la technique de la diffusion inelastique des rayons x avec une resolution de l'ordre du mev. L'etude experimentale est structuree naturellement en trois parties. Dans la premiere, le cas de la dynamique des fluides simples est traite, avec pour exemple, le neon tres au dela du point critique. Dans ce cas, le dynamique attendue doit etre proche de celle du cas simple des fluides a spheres dures, ou les interactions consistent en collisions mutuelles entre particules. La deuxieme partie concerne l'etude de la dynamique de systemes plus complexes, elle est illustree par l'exemple du neon cette fois en phase liquide. L'objectif de cette analyse est de differencier les effets lies aux interaction a plusieurs corps typiques des liquides, par rapport a l'etat supercritique. Dans la derniere partie, nous abordons l'etude de la dynamique des liquides pour lesquels existent des interactions spatiales a longue distance entre molecules. Le liquide choisit est l'eau en phase liquide. Pour ces trois etudes, un interet particulier a ete accorde a la caracterisation des phenomenes de relaxation. Plus specifiquement, nous montrons comment les phenomenes de relaxation evoluent avec le degre de connectivite croissant des systemes. Nous nous interessons a deux larges classes de phenomenes de relaxation : microscopiques et structurales. Les relaxations structurales sont liees a des processus cooperatifs par lesquels la structure locale, apres avoir ete perturbee par une fluctuation spontanee de densite, se rearrange vers une nouvelle position d'equilibre. Les relaxations microscopiques, d'un autre cote, ne sont pas cooperatives, elles impliquent une vibration atomique ayant une echelle de temps de l'ordre de 10 1 3s et ne dependent pratiquement pas de la temperature. Les premieres dominent les phenomenes observes dans l'eau, tandis que dans le cas du neon supercritique ou liquide, ce sont les relaxations microscopiques qui sont observees.

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Asuri, Mukundan Anirudh. « Développement numérique d'une méthode Moment of Fluid/ Level Set. Application à l'atomisation de jet et nappe liquides ». Thesis, Normandie, 2020. http://www.theses.fr/2020NORMR010.

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Résumé :

Avec l'intensification du trafic aérien, il est devenu nécessaire de concevoir des moteurs économes en carburant pour les vols longs et ultra-long-courriers. Avec l'augmentation de la puissance de calcul et les avancées des méthodes de calcul en dynamique des fluides (CFD), les simulations numériques sont essentielles pour étudier les processus physiques mis en jeu dans les moteurs d'avion. Parmi ces nombreux processus, l'atomisation du carburant liquide reste d'une très grande importance. En effet il détermine la taille des gouttelettes de carburant, et il a une influence directe sur le taux d'évaporation, l'optimisation de la combustion ainsi que sur la formation de polluants. Cependant, en raison de l'aspect multi-échelle, multi-physique et multiphasique de ce processus, il reste complexe de le simuler numériquement. En particulier, les simulations se heurtent à une limitation de la résolution lors de la capture des gouttelettes. Afin de repousser cette limitation, ce travail présente deux méthodes numériques de reconstruction de l'interface liquide/gaz pour capturer les gouttelettes de liquide : la méthode Moment Of Fluid (MOF) et une méthode Hybrid Moment Of Fluid-Level Set (HyMOFLS). La méthode MOF utilise la fraction de volume liquide ainsi que leur centroïde en phase liquide et gazeuse pour la reconstruction de l'interface dans chaque cellule. L'avantage de l'utilisation des centroïdes de phase est que les données des cellules voisines ne sont pas nécessaires dans le processus de reconstruction de l'interface, ce qui permet un traitement uniforme de toutes les cellules dans le domaine du calcul. De plus, la rupture numérique de structures sous-résolues est prise en compte, ce qui n'est pas le cas avec la méthode CLSVOF. La méthode HyMOFLS associe la méthode MOF et la méthode CLSVOF; la méthode MOF est utilisée dans les régions sous-résolues et la méthode CLSVOF pour les régions résolues de l'interface. Le passage entre ces méthodes se fait en fonction de la taille de mailles et de la courbure de l'interface. Cette méthode propose un compromis entre la précision de la reconstruction et le coût de calcul par rapport à la méthode MOF seule. Après de nombreuses validations, cette méthode est utilisée pour simuler deux configurations d'injection utilisées dans les moteurs d'avion dans des conditions de fonctionnement appropriées. Tout d'abord, une configuration d'atomisation d'un film plan (Airblast) est simulée pour différentes tailles de mailles et différents profils de vitesse d'entrée afin d'analyser leur influence sur l'atomisation, en particulier sur les caractéristiques des gouttelettes et des ligaments. On observe que les simulations se comparent de manière satisfaisante aux expériences et sont quantitativement du même ordre de grandeur que les données expérimentales. Ensuite, l'atomisation primaire d'un jet liquide turbulent dans une configuration Crossow est simulée pour trois rapports de masses volumiques différents (faible, modéré et élevé) et en utilisant trois tailles de mailles différentes. Les analyses des résultats ont montré une faible probabilité d'atomisation secondaire due aux forces aérodynamiques, ainsi qu'une diminution de la flexion et de la pénétration du jet avec l'augmentation du rapport de masse volumique, et enfin une diminution suivie d'une augmentation de la longueur d'onde des perturbations formées sur le dessus du jet liquide avec la croissance du rapport des masse volumique
With the increase in the passenger air travel, it has become necessary to design fuel efficient engines for long-haul and ultra-long-haul flights. Because of the continuous progress in the supercomputing power and advances in the computational fluid dynamics (CFD) methods, numerical simulations have been sought after as the choice for investigating the physical processes occurring inside the aircraft engines. Of the many processess, atomization of the liquid fuel, i.e., the process by which the injected liquid fuel breaks up into droplets remains imperative to be completely understood. Since atomization processgoverns the size of the fuel droplets produced, it has a direct influence on the evaporation rate, completeness of combustion, and even pollutant formation. However, due to the multiscale, multiphysical, and multiphase aspect of this process, it has become a challenge to numerically simulate it. Most often, the simulations run into under-resolution limitation when capturing the droplets. To mitigate this shortcoming and to make the simulations numerically tractable, this work presents two numerical methods of liquid/gas interface reconstruction to capture the liquid droplets {moment of fluid (MOF) method and hybrid moment of fluid{level set (HyMOFLS) method. These methods are coupled with consistent mass and momentum flux computation as well as ghost fluid method (GFM) for handling discontinuities in density and jump in pressure across the interface. The MOF method uses liquid volume fraction as well as liquid and gas phase centroids for interface reconstruction in each computational cell in the simulations. The advantage in using the phase centroids is that the neighbor cell data are not required in the interface reconstruction process resulting in a uniform treatment of interior and boundary cells in the computational domain. This method improves the liquid/gas interface orientation and reconstruction in the underresolved regions of the domain. The HyMOFLS method combines the MOF method and CLSVOF method such that MOF method is employed to capture under-resolved regions and CLSVOF method for resolved regions of the interface. The switch between the choice of these methods in the computational domain is made according to local mesh spacing and curvature of the interface. This method strikes a good balance between the reconstruction accuracy and modest computational cost requirement compared to MOF method. Hence, it is a natural choice for performing simulations of primary atomization at aircraft engine operating conditions. The HyMOFLS method is employed in to simulate primary atomization of liquid for two injection con_gurations used in aircraft engines under relevant operating conditions. First, a planar pre-filming Airblast atomization configuration is simulated using two gridresolutions and inlet velocity profile to investigate and analyze their effect on the atomization characteristics, i.e., droplet and ligament properties. Results suggest that the simulations are matching satisfactorily with the experiments and are of the same order of magnitude as the experimental data. Next, primary atomization of a turbulent liquid jet in gaseous crossow configuration is simulated under three di_erent (low, moderate,and high) density ratio operating conditions using three different mesh resolutions. The analyses of the results yielded that there is low probability of occurrence of secondary atomization due to aerodynamic forces, the jet bending and penetration decrease with increase in density ratio, and the wavelength of the instability waves formed on the windward side of the liquid jet decreases from low to moderate density ratio and increases from moderate to high density ratio

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Perfetti, Erwan. « Modélisation des propriétés PVTX des fluides du système H2O-gaz prenant en compte l'association par liaisons hydrogènes et les interactions dipolaires ». Phd thesis, Université Henri Poincaré - Nancy I, 2006. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00255940.

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Résumé :

L'étude des fluides géologiques passe par la description précise des propriétés thermodynamiques des systèmes eau - gaz sur de larges gammes de températures, pressions et compositions à partir d'équations d'état. Les équations d'état cubiques de type Van der Waals couramment utilisées telles que Soave Redlich Kwong (SRK) ou Peng Robinson permettent des calculs simples à mettre en oeuvre sur de larges gammes de températures et de pressions à partir des paramètres critiques des fluides étudiés. En revanche, la précision de ces modèles se dégrade lorsque l'eau devient un composant majeur du mélange puisque ni l'association par liaisons hydrogène ni les interactions dipolaires ne sont prises en compte dans ces modèles.
Sur le principe de la factorisation des fonctions de partition, l'énergie de Helmholtz d'un fluide peut être écrite sous la forme de la somme des différentes contributions énergétiques. Le modéle développé ici pour H2O et H2S considère trois contributions : celle du fluide de référence de type Van der Waals prise en compte par une équation cubique, celle de l'association par liaison hydrogène par un terme issu du modèle Cubic Plus Association (CPA) et celle des interactions dipolaires entre molécules non liées par la théorie Mean Spherical Approximation (MSA). Le modèle CPAMSA ainsi proposé est à six paramètres ajustables dont trois sont des grandeurs physiques compatibles avec leur estimation expérimentale.
Les propriétés thermodynamiques de l'eau pure sont ainsi sensiblement mieux reproduites qu'avec le modèle CPA le long de l'équilibre liquide - vapeur et les extrapolations à plus hautes températures et pressions sont satisfaisantes. De même, la prise en compte des interactions dipolaires dans la molécule H2S améliore significativement les calculs volumétriques effectués avec une équation d'état cubique simple.
Des règles de mélange simples entre molécules dipolaires ont été élaborées afin de modéliser le système binaire H2O - H2S par une approche symétrique. Les compositions des phases à l'équilibre liquide - vapeur sont reproduites avec des écarts moyens aux données expérimentales inférieurs à 7% tout comme pour les systèmes H2O - CO2 et H2O - CH4. Excepté pour ce dernier système, les paramètres d'interaction binaire ajustés sur les données expérimentales sont proches de zéro confirmant que le modèle proposé prend bien en compte les principales contributions énergétiques de ces fluides.

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Talvy, Samuel. « Airlift et colonne à bulles en écoulement gaz-liquide et gaz-liquide-solide ». Toulouse, INSA, 2003. http://www.theses.fr/2003ISAT0031.

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Résumé :

Cette these s'inscrit dans l'axe de recherche " hydrodynamique physique et physico-chimique des reacteurs polyphasiques du laboratoire d'ingenierie des procedes et de l'environnement. Le premier objectif est d'etendre les travaux de la mecanique des fluides numeriques (m. F. N. ) A l'analyse de l'hydrodynamique et du melange gaz-liquide et gaz-liquide-solide en airlift puis de tester les potentialites de la m. F. N. Pour reproduire le fonctionnement des colonnes a bulles. Puis le deuxieme objectif est de proposer des modeles beaucoup plus simples pour calculer les airlifts et les colonnes a bulles : modele filaire. Les resultats obtenus avec la m. F. N. Fourniront des fermetures aux problemes des modeles simples. Les resultats des simulations numeriques et filaires sont systematiquement compares aux resultats experimentaux
This thesis is in the axe of "hydrodynamic physics and physico-chemical of the multiphase devices of the laboratoire d'ingenieries des procedes et de l' environnement. The prime objective is to extend the existing work of computational fluid dynamics (cfd) by analysing the hydrodynamics and mixing in gas-liquid and gas-liquide-solid flows in airlift then to test the potentialites of cfd modelling to simulate bubble columns. The second objective is to propose simpler models to calculate the airlifts and bubble olumns : 1d model. The results obtained with cfd will provide closure relations for the problems of the 1d model. The results of the numerical simulation and 1d are systematicly compared to the experimental results

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Youssef, Ziad. « Étude thermodynamique de la formation d'hydrates en absence d'eau liquide : mesures et modélisation ». Phd thesis, Université Claude Bernard - Lyon I, 2009. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00694018.

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Résumé :

Dans les applications industrielles et lors des opérations de transport du gaz naturel, la présence d'eau sous forme liquide ou en phase vapeur peut entraîner la formation d'hydrates provoquant le colmatage des unités industrielles et des lignes de conduites et il est indispensable de définir précisément les seuils de déshydratation à réaliser, afin d'éviter la formation d'hydrates. Cela est réalisé à l'aide d'un modèle thermodynamique qui prédit la stabilité des hydrates, en fonction de la température, de la pression et de la composition du gaz.Les modèles thermodynamiques classiques, développés uniquement sur la base de données expérimentales de formation d'hydrates en présence d'eau liquide, surestiment fortement la température de dissociation des hydrates en l'absence d'une phase aqueuse.Dans le but de définir un modèle thermodynamique capable de représenter convenablement les équilibres de phases vapeur-hydrate et prédire ainsi la température de dissociation des hydrates que l'on soit en présence ou en l'absence d'eau liquide, nous avons mis au point une méthodologie originale pour la détermination de la température de dissociation des hydrates de corps purs et de mélanges en l'absence d'eau liquide. Cette méthodologie, basée sur le suivi de la teneur en eau de phase vapeur, en fonction de la température par coulométrie Karl Fischer, a permis la détermination de la température de dissociation de plusieurs hydrates simples et mixtes à des teneurs en eau et pressions différentes ainsi que les quantités d'hydrates formées dans ces conditions.Sur la base de ces nouvelles données, nous avons défini un modèle thermodynamique basé sur l'utilisation de l'approche de Dharmawardhana pour le calcul de la fugacité de l'eau dans l'hydrate vide,le potentiel de Kihara pour le calcul de la constante de Langmuir et l'équation d'état CPA (Cubic Plus Association) pour la modélisation des phases fluides. Nous avons montré que l'utilisation de l'équation d'état CPA, capable de prendre en compte l'auto association de l'eau apporte une amélioration très significative.Le développement d'un flash biphasique hydrate-fluide nous a permis de calculer les quantités d'hydrates mixtes formées et de les comparer à nos données expérimentales.

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Etienne-Simonetti, Alice. « Dynamique de films minces en présence d'un ménisque : films supportés et caténoïdes ». Electronic Thesis or Diss., université Paris-Saclay, 2024. http://www.theses.fr/2024UPASP148.

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Résumé :

Cette thèse porte sur la dynamique de films liquides minces libres ou supportés en présence d'un ménisque. Pour les films supportés, un film d'huile silicone d'une dizaine de micromètres est déposé sur un wafer et perturbé par une fibre de verre cylindrique verticale. La fibre crée un ménisque qui aspire le liquide et engendre un creux dans le film, appelé pincement, qui se propage. Le pincement se creuse puis se remplit et donc passe par un minimum temporel d'épaisseur. Ce minimum temporel d'épaisseur est piloté par l'ascension du ménisque sur la fibre. Nous prédisons la valeur de ce minimum et le temps auquel il est atteint en supposant qu'il a lieu lorsque le ménisque arrive à l'équilibre et que le liquide nécessaire pour former le ménisque provient intégralement du pincement. Pour des films d'épaisseur de l'ordre du micromètre, le pincement est si fin qu'il forme un film de Newton, à savoir un film d'épaisseur constante en temps, d'une dizaine de nanomètres. L'épaisseur initiale critique pour l'apparition du film de Newton est donnée par la même loi d'échelle que précédemment. Pour étudier des films libres, nous immergeons un anneau dans un bain de solution savonneuse puis l'extrayons pour former une caténoïde. Nous mesurons le profil d'épaisseur de la caténoïde au cours du temps afin d'étudier son drainage. La description de la forme de la caténoïde en contact avec le bain nécessite l'introduction d'une tension de ligne. Le drainage est contrôlé par la régénération marginale au niveau du ménisque en bas du film comme pour les bulles de surface, contrairement aux films plans où la régénération marginale aux ménisques latéraux domine. Nous étudions également le temps de vie des caténoïdes pendant leur génération. Elles rompent parce qu'elles sont trop étendues, comme les films plans
This thesis deals with the dynamics of free or supported thin liquid films in the presence of a meniscus. For supported films, a ten-micrometer film of silicone oil is deposited on a wafer and disturbed by a vertical cylindrical glass fiber. The fiber creates a meniscus which sucks in the liquid and creates a hollow in the film, called a groove, which propagates. The groove deepens, then fills, and thus passes through a temporal minimum of thickness. This temporal thickness minimum is driven by the meniscus's ascent on the fiber. We predict the value of this minimum and the time at which it is reached by assuming that it occurs when the meniscus reaches equilibrium and that the liquid required to form the meniscus comes entirely from the pinch. For micrometer-thick films, the groove is so thin that it forms a Newton film, i.e. a film of constant thickness over time, of around ten nanometers. The critical initial thickness for the Newton film to appear is given by the same scaling law as above. To study free films, we immerse a ring in a bath of soapy solution, then extract it, to form a catenoid. We measure the catenoid's thickness profile over time to study its drainage. Describing the shape of the catenoid in contact with the bath requires the introduction of a line tension. Drainage is controlled by marginal regeneration at the meniscus at the bottom of the film as with surface bubbles, unlike planar films where marginal regeneration at the lateral menisci dominates. We also study the lifetime of catenoids during their generation. They rupture because they are too extended, like planar films

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Lemaire, Christian. « Oscillations forcees aux interfaces liquide/gaz et liquide/liquide. Rheologie des films interfaciaux ». Paris 11, 1991. http://www.theses.fr/1991PA112175.

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Résumé :

Dans la premiere partie du manuscrit, une methode de mesure des coefficients visco-elastiques des interfaces liquide/gaz et liquide/liquide a tres basse frequence est decrite. Elle consiste a observer la propagation d'ondes longitudinales a l'interface consideree. Ces ondes sont excitees par le mouvement oscillatoire d'une barriere de compression. Elles sont detectees d'apres la modulation de tension interfaciale qu'elles creent. La seconde partie concerne l'application de ce type de mesures a trois systemes: la surface libre de l'eau chargee d'un film d'acide myristique, l'interface eau/solution d'acide myristique dans de l'octane et l'interface solution aqueuse de sulfate de dodecyle et de sodium. La comparaison des resultats obtenus sur le premier a des mesures faites a hautes frequences fait apparaitre l'existence de relaxations au sein du film. La confrontation des mesures faites sur les deux autres au modele theorique de lucassen conduit a un grand desaccord semblant montrer que la diffusion ne suffit pas a rendre compte de la formation des films

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Pani, Fatos. « Hydrodynamique et transferts de matiere en reacteurs agites gaz-liquide et gaz-liquide-liquide : application oxydante du cuivre par lix 65n-hs ». Paris, ENMP, 1987. http://www.theses.fr/1987ENMP0034.

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Résumé :

On etudie l'extraction d'un cation metallique pour le couplage d'une reaction d'extraction et d'une reaction d'oxydation. On veut suivre l'influence d'une phase fluide immisable sur l'hydrodynamique et la cinetique reactionnelle d'un melange gaz-liquide

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PRINZ, CHRISTELLE. « Brosses de polyelectrolytes faibles aux interfaces liquide-solide et liquide-gaz ». Université Louis Pasteur (Strasbourg) (1971-2008), 1999. http://www.theses.fr/1999STR13186.

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Résumé :

Nous avons etudie les brosses de polyelectrolytes faibles aux interfaces liquide-solide et liquide-gaz. Les brosses sont construites a l'interface eau-air, dans une cuve de langmuir avec des copolymeres bisequences de polystyrene-polyvinylpyridine. La polystyrene sert de point d'ancrage a la sequence de polyvinylpyridine qui est une polybase faible. Les brosses sont caracterisees a l'interface eau-air grace a l'etude des isothermes de langmuir. D'autre part, des mesures de forces par afm a l'interface eau-solide permettent de determiner l'epaisseur des brosses. Nous avons etudie l'effet du ph, de la longueur des chaines et du sel sur les isothermes de langmuir. A ph3, les isothermes revelent l'existence d'une transition de phase du premier ordre. La couche passe d'un etat ou les chaines sont adsorbees a l'interface aux petites densites de greffage a un etat de brosse de polyelectrolytes forts aux grandes densites de greffage. A ph 2, les isothermes montrent que la brosse est dans le regime fortement sale. Par contre, les mesures d'epaisseur de la brosse par afm a ph 2 indiquent que la brosse est dans le regime fortement sale aux grandes aires par chaines et dans le regime osmotique, domine par les contreions, aux petites aires par chaines. Dans ce dernier regime, l'epaisseur de la brosse diminue quand la densite de greffage augmente.

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Salim, Abdelkader. « Ecoulements diphasiques liquide-gaz et liquide-liquide dans les microcanaux : Apport de l'analyse d'image ». Nancy 1, 2006. http://www.theses.fr/2006NAN10006.

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Résumé :

Cette étude est divisée en deux parties: la première est consacrée à une nouvelle méthode permettant de déterminer l'angle de contact air-liquide-solide ou liquide-liquide-solide. Les valeurs d'angles obtenues par le microscope confocal à balayage laser (CSLM) à partir du modèle en 3D de la goutte montrent un bon accord avec les valeurs qu'on obtient à partir de la méthode conventionnelle du goniomètre. La modélisation géométrique en 3D de la goutte obtenue à partir des images CSLM a permis d'étudier la distribution locale des angles de contact autour de la goutte, et donc de détecter une hétérogénéité locale d'une surface plane solide. La deuxième partie est consacrée à une étude expérimentale des écoulements diphasiques liquide-gaz et liquide-liquide dans des microcanaux horizontaux. Pour chaque couple de fluides, les pertes de pression ont été mesurées et les configurations d'écoulements ont été identifiées pour une large gamme de nombres de Reynolds. Les cartographies d'écoulements ont été réalisées et comparées avec celles de la littérature. Pour les écoulements liquide-gaz, cette étude a montré l'effet des propriétés physiques des fluides sur les configurations d'écoulements et donc sur les pertes de pression. Pour les écoulements liquide-liquide, les expériences ont été réalisées dans deux cas de figure : microcanaux initialement saturés en huile et microcanaux initialement saturés en eau. Dans la gamme des débits étudiée, on observe une différence de configurations d'écoulements et donc de pertes de pression entre les deux séries d'expériences. Pour les deux systèmes liquide-gaz et liquide-liquide, les résultats expérimentaux sont interprétés au moyen du modèle homogène et de l'approche de Lockhart-Martinelli
This study is divided in two parts: the first one presents a new technique to quantify contact angle and then the wettability. This technique uses a confocal laser scanning microscope (CSLM) and allows to record series of 2-D images of a fluorescent liquid droplets set on various solids surfaces. The building of 3-D images is done with the summation of several images acquired with a regular step along the CSLM z-axis. The results obtained are similar to those obtained with a conventional goniometric technique for different air-liquid-solid systems. The CSLM images shows that drops are characterized by complex morphologies and that the local contact angles can be modified by chemical heterogeneities in the fluids. The second part is mainly an experimental study which deals with liquid-gas and liquid-liquid flows in horizontal microchannels. For each system, the pressures drops are measured and the flow regime maps are realised and compared with those presented in the literature. In the case of liquid-gas flows, the fluid properties have a great impact on the pressure drops and flow patterns. For liquid-liquid flows, two types of experiments are studied: microchannels initially saturated with oil and microchannels initially saturated with water. In the range of the Reynolds numbers considered, a difference in the pressure drops and the flow patterns are observed. The experimental results are interpreted with the homogeneous model and the Lockhart-Martinelli approach

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Thèses sur le sujet « Fluide (gaz et liquide) »

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