Conditions de stabilité des détonations multiphasiques et calcul de leur structure interne.

La stabilité des détonations monophasiques est connue depuis plus d'un siècle. En revanche, les conditions de stabilité des ondes de détonation multiphasiques et leur structure interne sont restées inconnues, par manque de modèle d'écoulement plausible et en raison de l'absence de relations de saut au choc. Sur la base d'un modèle d'écoulement à une seule vitesse et une seule pression (mais plusieurs températures), et de relations de saut appropriées, la détermination de cette structure est désormais possible. Dans ce rapport, on se propose de mettre en place une méthodologie d'analyse et de résolution, en rappelant les deux principaux modèles existant pour le calcul de la structure interne des ondes de détonation monophasiques. Dans le cas particulier où le fluide obéit à une loi des gaz parfaits, on explicite sa solution analytique, et l'on propose un algorithme numérique donnant une solution approchée. Cette méthode sert de base a l'élaboration de celui que l'on utilise pour un fluide multiphasique. Dans ce rapport, nous proposons une détermination de la structure interne des ondes de détonations multiphasiques. Des tests numériques sont effectués pour valider et évaluer à la fois le modèle et le solveur proposés

Liquid and liquid-gas flows at all speeds : Reference solutions and numerical schemes

This paper present some reference solutions to be used in order to validate and improve numerical schemes for multiphase flows. We address here exact one-dimensional liquid and liquid-gas compressible flows solutions in nozzles. The exact solution is first derived for the compressible single liquid phase Euler equations and extends the well known ideal gas dynamic nozzle flow solutions.The all Mach number scheme is then derived. A preconditioned Riemann solver is built and embedded into the Godunov explicit scheme. It is shown that this method converges to exact solutions but needs too small time steps to be efficient. An implicit version is then derived, in one dimension first and second in the frame of 3D unstructured meshes

Propositions de méthodes et modèles eulériens pour les problèmes à interfaces entre fluides compressibles en présence de transfert de chaleur

On évalue différentes formulations euleriennes aptes au traitement de problèmes à interfaces entre fluides compressibles. La difficulté dans ce type de problème réside dans le calcul des variables thermodynamiques dans les zones de diffusion numériques produites aux interfaces. En effet, tout schéma eulérien diffuse artificiellement les discontinuités de contact (ou interfaces) et produit donc un mélange artificiel pour lequel la détermina- tion de l'état thermodynamique est difficile. De plus, lorsque l'état thermodynamique est mal déterminé, les méthodes échouent très rapidement en raison de pressions négatives ou d'arguments négatifs dans le calcul de la vitesse du son. Les modèles et les méthodes de résolution qui sont évaluées n'ont jamais été examinées pour le calcul de la température aux interfaces. L'examen des défauts et avantages de ces formulations nous conduit à en rejeter certaines et à en proposer une nouvelle, très efficace. Ce nouveau modèle est accompagné de son schéma numérique. On présente ensuite le traitement des transferts diffusifs aux interfaces, puis un exemple de résolution en deux dimensions d'espace. L'évaluation est effectuée sur une série de problèmes possédant des solutions exactes

Phase diagram of crushed powders

Compression of monodisperse powder samples in quasistatic conditions is addressed in a pressure range such that particles fragmentation occurs while the solid remains incompressible (typical pressure range of 1-300 MPa for glass powders). For a granular bed made of particles of given size, the existence of three stages is observed during compression and crush up. First, classical compression occurs and the pressure of the granular bed increases along a characteristic curve as the volume decreases. Then, a critical pressure is reached for which fragmentation begins. During the fragmentation process, the granular pressure stays constant in a given volume range. At the end of this second stage, 20% to 50% of initial grains are reduced to finer particles, depending on the initial size. Then compression undergoes the third stage and the pressure increases along another characteristic curve, in the absence of extra fragmentation. The present paper analyses the analogies between phase transition in liquid-vapour systems and powder compression with crush-up. Fragmentation diagram of soda lime glass granular beds is determined by experimental means. The analogues of the saturation pressure and latent heat of phase change are determined. Two thermodynamic models are then examined to represent the crush-up diagram. The first one uses piecewise functions while the second one is of van der Waals type. Both equations of state relate granular pressure, solid volume fraction and initial particle diameter. The piecewise functions approach provides reasonable representations of the phase diagram while the van der Waals one fails

Modélisation du changement de phase d'une goutte liquide entourée d'un gaz multi-constituant

Les écoulements constitués de gouttelettes liquides dispersées au sein d'un gaz multi-constituant en présence d'évaporation et de condensation apparaissent dans de nombreuses applications liées aux écoulements diphasiques. Cependant, les modèles existants traitent essentiellement le cas de l'évaporation dans le cadre de la combustion de sprays. Cela signifie que l'énergie est transférée du gaz chaud au liquide pour produire son changement de phase. Cette approche est non-symétrique car dans certaines situations, l'énergie est déjà stockée dans la phase liquide et une évaporation explosive (flashing) se produit comme conséquence de la goutte en surpression. Dans notre approche, un modèle de transfert de masse dans le cadre de gouttelettes est présenté et validé dans chacune des situations : évaporation, flashing et condensation. Il tient compte : - du couplage des diffusions de masse et de chaleur dans la phase gazeuse, - de la thermodynamique du gaz multi-constituant. - de la diffusion de chaleur à l'intérieur de la gouttelette liquide, permettant la considération du chauffage et du refroidissement de la goutte. Ces effets sont importants dans des situations telles que l'évaporation et le flashing. Le modèle résultant est un système non-linéaire algébrique constitué de trois équations. Il fournit ainsi la température d'interface, le débit massique de gaz et la fraction massique de vapeur d'eau dans le gaz déterminée à l'interface. Ces variables d'interface permettent le calcul des taux de transfert de masse des espèces, de mouvement et d'énergie apparaissant dans les modèles d'écoulements diphasiques moyennés en volume. Le couplage est réalisé entre le sous-modèle algébrique de transfert de masse et un modèle d'écoulement diphasique moyenné de type Baer et Nunziato (1986). Des résultats numériques sont présentés

Modélisation de la compaction dynamique avec dérive des vitesses

Dans ce rapport, on présente un modèle hyperbolique d'écoulement multiphasique incluant la compaction dynamique irréversible de poudres. Ce modèle doit être capable de remplir quatre principaux objectifs. Le premier objectif concerne le caractère irréversible de la compaction des poudres. Quand un lit de poudres est soumis à un cycle de charge-décharge, le volume final est plus petit que le volume initial. Afin de traiter ce problème d'hystérésie, on construit un modèle avec relaxation. Durant la phase de charge, on suppose que l'équilibre mécanique a lieu, ce qui correspond à une relaxation instantanée des pressions. Dans la phase de décharge, on suppose au contraire qu'une transformation mécanique a lieu, conduisant à un état mécanique hors équilibre. Par conséquent, durant chacun de ces cycles, les vitesses du son des modèles limites sont très différentes. Ces différences dans les propriétes acoustiques sont la cause justement du caractère irréversible du processus de compaction. Le second objectif est relié aux effets dynamiques, là où la pression et les ondes de chocs jouent un rôle important. La dynamique des ondes est assurée par l'hyperbolicité du modèle et l'on tient compte aussi bien de la compressibilité des phases que des énergies de configuration. Le troisième objectif concerne les effets multidimensionnels aux interfaces matérielles. En effet, la plupart des processus de com- paction font intervenir des surfaces libres. Par conséquent, le modèle doit être capable de traiter de problèmes d'interfaces entre des fluides purs et des mélanges granulaires. Enfin, le quatrième objectif concerne la perméa- tion des gaz qui peut jouer un rôle important dans certains cas spécifiques de compaction de poudres. Se pose alors la question délicate de description de ces vitesses multiples. Ces quatre points sont considérés dans un modèle unique appartenant à la classe des modèles des interfaces diffuses. La capacité du modèle a traiter ces phénomènes est validée dans des situations où chaque effet est considéré séparément. En particulier, le caractère irréversible de la compaction est considéré et validé sur plu- sieurs exemples : expérience sur un matériel énergétique (HMX granulaire), compaction granulaire de NaCl. À part les équations d'état des matériaux (pressions granulaires et hydrodynamiques, et les énergies associées), le modèle est de plus exempt de paramètre ajustable. On reproduit enfin les effets de perméation des gaz à l'aide d'un modèle de dérive des vitesses, et une analyse sur la production d'entropie. Le modèle résultant est validé sur un cas test de tube à choc où une onde de choc traverse un lit granulaire de forte densité et montre un accord parfait avec l'expérience

Pressure Relaxation Procedures for Multiphase Compressible Flows

Projet M3NMultiphase compressible flow models are usefull for the numerical simulation of a wide range of applications¸: interface problems, detonation physics, shock waves in mixtures, cavitation flows etc. The numerical solution of such models involves several ingredients. One of those ingredients is the instantaneous pressure relaxation process and is of particular importance. In this report, we present and compare existing and new pressure relaxation procedures in terms of both accuracy and computational efficiency. Among those procedures we enhance one which seems to be particularly well suited for problems with large pressure variations between two phases. Moreover, it deals with general equations of state (EOS). Some tests are provided to illustrate those comparisons

A simple phase transition relaxation solver for liquid-vapor flows

International audienceDetermining liquid-vapor phase equilibrium is often required in multiphase flow computations. Existing equilibrium solvers are either accurate but computationally expensive, or cheap but inaccurate. The present paper aims at building a fast and accurate specific phase equilibrium solver, specifically devoted to unsteady multiphase flow computations. Moreover, the solver is efficient at phase diagram bounds, where non-equilibrium pure liquid and pure gas are present. It is systematically validated against solutions based on an accurate (but expensive) solver. Its capability to deal with cavitating, evaporating and condensing two-phase flows is highlighted on severe test problems both 1D and 2D

Reviews and bibliographical notices

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Factors associated with breastfeeding initiation:A comparison between France and French-speaking Canada

Background: Breastfeeding is associated with multiple domains of health for both mothers and children. Nevertheless, breastfeeding initiation is low within certain developed countries. Furthermore, comparative studies of initiation rates using harmonised data across multiple regions is scarce. Objective: The aim of the present study was to investigate and compare individual-level determinants of breastfeeding initiation using two French-speaking cohorts. Methods: Participants included ~ 3,900 mothers enrolled in two cohort studies in Canada and France. Interviews, questionnaires, and medical records were utilised to collect information on maternal, family, and medical factors associated with breastfeeding initiation. Results: Rates of breastfeeding initiation were similar across cohorts, slightly above 70%. Women in both Canada and France who had higher levels of maternal education, were born outside of their respective countries and who did not smoke during pregnancy were more likely to initiate breastfeeding with the cohort infant. Notably, cohort effects of maternal education at the university level were found, whereby having 'some university' was not statistically significant for mothers in France. Further, younger mothers in Canada, who delivered by caesarean section and who had previous children had reduced odds of breastfeeding initiation. These results were not found for mothers in France. Conclusions and Implications for Practice: While some similar determinants were observed, programming efforts to increase breastfeeding initiation should be tailored to the characteristics of specific geographical regions which may be heavily impacted by the social, cultural and political climate of the region, in addition to individual and family level factors.European Commission - Seventh Framework Programme (FP7