Etude numérique et modélisation des écoulements diphasiques à bulles

Abstract

Une analyse intense des modèles décrivant les écoulements diphasiques dispersés a permis de soulever les imperfections et les améliorations possibles pour prédire ces écoulements. Celles-ci portent sur le terme de transfert de quantité de mouvement à l’interface sur le frottement pariétal et sur la turbulence. Des simulations numériques des phénomènes principaux régissant les mécanismes physiques du milieu diphasique dispersé à bulles sont réalisés pour une gamme d’écoulements sur une plaque plane et dans une conduite circulaire verticale. Les résultats de calcul ont mis en lumière les effets de Bernoulli, de portance, du frottement pariétal et certains effets de la turbulence tels que l’anisotropie et la turbulence due aux bulles. Les insuffisances des modèles utilisés sont clarifiées. L’amélioration des approches actuelles a fait ainsi l’objet de ce travail. Ainsi, un modèle du frottement pariétal est élaboré. Celui-ci est fondé, d’une part sur le modèle à deux fluides et d’autre part sur l’hypothèse d’écoulement à bulles, ascendant vertical et quasi parallèle établi. Une approche de l’effet de portance est aussi proposée. Elle repose sur le bilan des flux de bulles dus à un transport par le liquide et aux effets de portance, de gravité et de dispersion.