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Développement d'une méthode de pénalisation pour la simulation d'écoulements liquide-bulles (Document en Français)

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Informations sur les contributeurs

Auteur : Morente Antoine

Morente, Antoine

Nom

Morente

Prénom

Antoine

Nationalité

Français

Date de soutenance : 31-10-2017

Directeur(s) de thèse : Legendre Dominique

Legendre, Dominique

Nom

Legendre

Prénom

Dominique

- Laviéville Jérôme

Laviéville, Jérôme

Nom

Laviéville

Prénom

Jérôme

Etablissement de soutenance : Toulouse, INPT

Toulouse, INPT

Nom

Toulouse, INPT

Laboratoire : Institut de mécanique des fluides de Toulouse (1930-....)

Institut de mécanique des fluides de Toulouse (1930-....)

Nom

Institut de mécanique des fluides de Toulouse (1930-....)

Ecole doctorale : École doctorale Mécanique, énergétique, génie civil et procédés (Toulouse)

École doctorale Mécanique, énergétique, génie civil et procédés (Toulouse)

Nom

École doctorale Mécanique, énergétique, génie civil et procédés (Toulouse)

Informations générales

Discipline : Dynamique des fluides
Classification : Physique

Mots-clés libres : Mécanique des Fluides, Écoulements liquide-bulles, Méthode de pénalisation, Méthode de Frontières Immergées, Bulle isolée, Nuage de bulles
Mots-clés :

Bulles -- Dynamique
Mécanique des fluides
Pénalisation (optimisation mathématique)
Méthodes des frontières immergées

Résumé : Ce travail est dédié au développement d'une méthode numérique pour la simulation des écoulements liquide-bulles. La présence des bulles dans l'écoulement visqueux et incompressible est prise en compte via une méthode de pénalisation. Dans cette représentation Euler-Lagrange, les bulles supposées indéformables et parfaitement sphériques sont assimilées à des objets pénalisés interagissant avec le fluide. Une méthode VOF (Volume Of Fluid) est employée pour le suivi de la fonction de phase. Une adaptation de la discrétisation des équations de Navier-Stokes est proposée afin d'imposer la condition de glissement à l'interface entre le liquide et les bulles. Une méthode de couplage entre le mouvement des bulles et l'action du liquide est proposée. La stratégie de validation est la suivante. Dans un premier temps, une série de cas-tests est proposée; les objets pénalisés sont supposés en non-interaction avec le fluide. L'étude permet d'exhiber la convergence et la précision de la méthode numérique. Dans un second temps le couplage est testé via deux types de configurations de validation. Le couplage est d'abord testé en configuration de bulle isolée, pour une bulle en ascension dans un liquide au repos pour les Reynolds Re=17 and Re=71. Les résultats sont comparés avec la théorie établie par la corrélation de Mei pour les bulles sphériques propres décrivant intégralement la dynamique de la bulle. Enfin, des simulations en configurations de nuage de bulles sont présentées, pour des populations mono- et bidisperses dans un domaine entièrement périodique pour des taux de vide s'établissant entre 1% et 15%. Les statistiques fournies par les simulations caractérisant l'agitation induite par les bulles sont comparées à des résultats expérimentaux. Pour les simulations de nuages de bulles bidisperses, de nouveaux résultats sont présentés.

Informations techniques

Type de contenu : Text
Format : PDF

Informations complémentaires

Entrepôt d'origine :

STAR : dépôt national des thèses électroniques françaises

Identifiant : 2017INPT0096
Type de ressource : Thèse