Particules non sphériques en écoulement turbulent : quel jeu de forces hydrodynamiques doit-on utiliser ?

Notre travail considérait jusqu’à maintenant la dispersion de particules sphériques en écoulement turbulent. Nous l’avons quantifiée par des statistiques propres à la dispersion (vitesse moyenne, profil de concentration, vitesse d’agitation de particules solides, covariances fluide particules, etc.). Qu’en est-il lorsqu’on travaille avec des particules non sphériques ? C’est l’objectif de ce présent travail. On propose ici de s’intéresser au jeu de forces hydrodynamiques qui peuvent s’exercer sur des particules non sphériques en écoulement turbulent. En effet, on connaît bien ce jeu de forces lorsque les particules sont sphériques. La force de traînée est très connue quelque soit le nombre de Reynolds, la force de portance est quand à elle spécifiée pour des écoulements en milieu infini. Peu de personnes utilisent le couple dans la modélisation de la dispersion des particules. C’est pourquoi, nous proposons dans cette étude préliminaire de donner des informations sur ce type de forces pour des géométries particulières de particules solides de type ellipsoïde et sphérocylindre. La littérature sur ce type de particule est assez riche d’information depuis les travaux de Brenner (1963) mais paradoxalement, elle reste dénuée d’informations essentielles. Les corrélations existantes sur ce jeu de force pour des particules de ce type ne sont pas pertinentes et comporte de nombreuses erreurs. (Les facteurs de formes généralement introduits dans ces corrélations sont incomplets ou compliqués à déterminer pour décrire la particule et prendre en compte son orientation). En effet, il parait indéniable de prendre l’influence des facteurs de forme, d’orientation de la particule par rapport à l’écoulement turbulent et enfin l’inertie de la particule au sein d’une même corrélation. Une classification selon plusieurs critères sera exposée et examinée, des résultats sur les forces seront présentées ainsi que sur l’écoulement situé en aval des particules (sillage). Nous serons donc en mesure de faire un choix décisif sur les corrélations à utiliser dans notre code DNS/DPS (Simulation Numérique Directe couplée à un suivi lagrangien) afin d’entamer l’étude de la dispersion de particules non sphériques

Contribution à la modélisation numérique de la détente d’un jet d’azote sous haute pression et basse température

L’impact d’un jet d’azote supercritique sur une surface solide pour son traitement (opérations de décapage ou de découpe) est un procédé nouveau et très peu de travaux concernant cette technologie existent à ce jour. L’objectif de ce travail est d’étudier, par le biais de simulations numériques, l’écoulement axisymétrique, compressible et turbulent, d’azote sous haute pression et basse température, injecté au travers d’une buse et impactant sur une paroi. L’étude est effectuée à l’aide du code de calculs commercial aux volumes finis Fluent®. Une équation d’état spécifique aux fluides réels et basée sur une formulation explicite de l’énergie libre de Helmholtz est utilisée afin de prendre en compte les fortes variations des propriétés thermo-physiques de l’azote lors de la détente. Les résultats numériques obtenus, représentant les contours du nombre de Mach, ainsi que la pression statique et la température sur l’axe du jet, sont présentés afin de caractériser la structure de l’écoulement. Ils sont comparés à ceux obtenus lorsque le fluide est considéré comme parfait

Caractérisation et modélisation de l'efficacité de filtration d'un électrofiltre de type Cottrell

Les électroprécipitateurs sont essentiellement utilisés dans l'épuration des gaz. L'inconvénient majeur est le surdimensionnement de ce type d'appareil. Le but de ce travail de thèse consiste à étudier et à modéliser la dispersion des particules submicroniques à travers un électroprécipitateur cylindrique afin de déterminer l'efficacité de filtration de ce type d'appareil. Après avoir passé en revue la théorie sur les particules en suspension et les techniques de filtration gaz-particules, nous proposons une synthèse des moyens disponibles, à ce jour, pour le dimensionnement des électrofiltres. Ensuite, nous décrivons le banc expérimental conçu suivant les normes en vigueur tout en insistant sur les techniques d'évaluation expérimentale de l'efficacité de collection. Dans le quatrième chapitre, nous développons un code de calcul sur la base d'un modèle du type convection-diffusion couplé avec le champ électrique non uniforme et un modèle de charge précis. Cet outil de prédiction est basé sur une formulation Volumes Finis. Nous terminons par un chapitre, où nous exposons les résultats de notre étude expérimentale et les résultats de simulation.The electroprecipitator are mainly used in the gas cleaning. The major disadvantage is the oversizing of this apparatus type. This aim of phD work consists in studying and modelling the dispersion of the submicronic particles inside a cylindrical electroprecipitator in order to determine the collection efficiency of this apparatus. After having reviewed the theory on the suspended particles and the technical filtration of gas-particles flow, we propose a synthesis of the means available, for the electrostatic precipitator design. Then we describe the experimental apparatus designed in accordance with the standards in force. We lay particular stress on the experimental evaluation technical of the collection efficiency. Finally in the fourth chapter, we develop a numerical model. It is based on convection-diffusion model with a none uniform electric field and a charge model precise. This prediction tool is based on a finite Volumes method. We finish by a chapter where we expose the results of our experimental study and the simulation results.NANCY1-SCD Sciences & Techniques (545782101) / SudocSudocFranceF